ESTRUTURAÇÃO DO SISTEMA LOGÍSTICO REVERSO DO RESÍDUO ...

ESTRUTURAÇÃO DO SISTEMA LOGÍSTICO REVERSO DO RESÍDUO SÓLIDO

URBANO PARA COPROCESSAMENTO: UM PROBLEMA DE LOCALIZAÇÃO-

ALOCAÇÃO DE FACILIDADE MULTIOBJETIVO

Yuka Akasaka

Dissertação de Mestrado apresentada ao

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de

Transportes, COPPE, da Universidade Federal do

Rio de Janeiro, como parte dos requisitos

necessários à obtenção do título de Mestre em

Engenharia de Transportes.

Orientador: Márcio de Almeida D’Agosto

Rio de Janeiro

Junho de 2015




Yuka Akasaka

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO

LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA

(COPPE) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE

DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE

EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES.

Examinada por:

________________________________________________

Prof. Márcio de Almeida D’Agosto, D.Sc.

________________________________________________

Prof. Glaydston Mattos Ribeiro, D.Sc.

________________________________________________

Prof. Luís Alberto Duncan Rangel, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

JUNHO DE 2015

iii

Akasaka, Yuka

Estruturação do Sistema Logístico Reverso do

Resíduo Sólido Urbano para Coprocessamento: Um

Problema de Localização-Alocação de Facilidade

Multiobjetivo/Yuka Akasaka. – Rio de Janeiro:

UFRJ/COPPE, 2015.

XI, 115 p.: il.; 29,7 cm.


Dissertação (mestrado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de

Engenharia de Transportes, 2015.

Referências Bibliográficas: p. 95-101.

1. Sistema Logístico Reverso do Resíduo Sólido

Urbano. 2. Gestão de Resíduos. 3. Problema de

Localização-Alocação Multiobjetivo. I. D’agosto, Márcio

de Almeida. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro,

COPPE, Programa de Engenharia de Transportes. III.

Título.

iv

AGRADECIMENTOS

A minha família, pelo amor incondicional e por todo apoio e incentivo aos estudos em

toda a minha vida. Em especial agradeço a minha irmã, Naomi Akasaka, que

acompanhou este processo de perto e me apoiou nas inúmeras revisões de artigos e

dissertação. Agradeço pela paciência e dedicação pela minha pessoa.

A todos os meus amigos, por entenderem a minha ausência e mesmo assim estarem

presentes quando precisei. Agradeço pela amizade eterna e por tornarem os meus dias

mais prazerosos e divertidos.

Aos amigos conquistados no mestrado, que tornaram a vivência e o estudo mais

especiais. Em especial a Amanda Fernandes Ferreira, em que pude compartilhar uma

experiência única no MIT. Agradeço pelas inúmeras conversar sobre os estudos e a

vida, pelos incentivos e pelo carinho.

Ao meu namorado Frédéric Kuonen pela cumplicidade, por me apoiar a manter o foco e

por estar disponível sempre quando precisei. Agradeço pela compreensão e estímulo

que recebi para conseguir concluir este trabalho.

Aos professores da banca examinadora, Prof. D.Sc. Glaydston Mattos Ribeiro e Prof.

D.Sc. Luís Alberto Duncan Rangel, por terem gentilmente aceitado fazer parte da minha

banca.

Aos funcionários do Programa de Engenharia de Transportes, por gentilmente apoiarem

todos os processos administrativos e pela prontidão no atendimento quando necessitei.

Aos amigos da Lafarge que durante grande parte desta jornada fizeram parte do meu

cotidiano. Agradeço pela compreensão e apoio.

E por último agradeço especialmente ao Prof. D.Sc. Márcio de Almeida D’Agosto pela

dedicação, tempo e atenção na orientação deste trabalho. Por todo conhecimento

compartilhado, compreensão, incentivo, gentileza e confiança. Agradeço pela

oportunidade de ser sua orientanda.

Meus mais sinceros agradecimentos.

v

Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)




Yuka Akasaka

Junho/2015


Programa: Engenharia de Transportes

Este trabalho propõe um procedimento para avaliar o comportamento do sistema

logístico reverso do resíduo sólido urbano (RSU) com a inclusão do coprocessamento

no sistema existente, levando em consideração parâmetros econômicos e ambientais.

Para tanto, primeiramente integram-se os conceitos da logística reversa e gestão de

resíduos, seguido pela sintetização dos artigos encontrados na revisão bibliográfica

narrativa para elaboração do modelo conceitual do sistema. Dessa forma, identifica-se a

necessidade da definição da localidade de uma planta intermediária e alocação das

ofertas do RSU para otimização e estruturação do sistema. Através da programação

linear inteira mista e pelo método e-constraint desenvolve-se o modelo matemático para

a resolução deste problema. A partir dos resultados obtidos, elabora-se o procedimento

e aplica-se como estudo de caso em uma região no Estado do Rio de Janeiro. O

resultado da aplicação sugere que a utilização do coprocessamento seria uma alternativa

que aumenta a sustentabilidade do sistema, levando a diminuição do descarte do RSU,

da emissão de gases de efeito estufa e consumo energético pelos combustíveis fósseis.

Entretanto, o resultado apresenta um aumento no custo total, que pode reduzir ao passar

dos anos. Assim, este trabalho destaca-se pelo apoio que pode ser concedido ao Estado

para a definição de uma gestão do RSU mais sustentável e economicamente viável.

vi

Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

STRUCTURING THE REVERSE LOGISTIC SYSTEM OF MUNICIPAL SOLID

WASTE TO COPROCESSING: A MULTIOBJECTIVE FACILITY LOCATION-

ALLOCATION PROBLEM

Yuka Akasaka

June/2015

Advisor: Márcio de Almeida D’Agosto

Department: Transportation Engineering

This work proposes a procedure to evaluate the behavior of reverse logistics

system of municipal solid waste (MSW) by including coprocessing in the current

system, and taking into account economic and environmental parameters. Firstly, the

integration of the concepts of reverse logistics and waste management was done, and

then was developed the conceptual model of the system by synthesizing the articles

found in the narrative literature review, which identifies the need to define the location

of an intermediary plant and allocation of the generated MSW for system optimization

and structuring. Through mixed-integer linear programming and the e-constraint

method is developed the mathematical model to solve this problem. From the obtained

results, elaborates the procedure and applies as a case study in a region in the state of

Rio de Janeiro. The result of the application suggests that the use of coprocessing is an

alternative that increases the system's sustainability, leading to a diminishing of MSW

disposal, greenhouse gas emission and energy consumption by fossil fuels. However,

the result shows an increase in the total cost, which may decrease over the years.

Therefore, this work stands out for supporting the state to define a sustainable and

economically viable MSW management.

vii

SUMÁRIO

1 – INTRODUÇÃO 1

1.1 – Motivação e justificativa 1 1.2 – Problemática 4 1.3 – Objeto de estudo 6 1.4 – Objetivo 6 1.5 – Estruturação da dissertação 6

2 – CONCEITUALIZAÇÃO DA LOGÍSTICA REVERSA DO RESÍDUO

SÓLIDO URBANO 8

2.1 – Logística reversa 8 2.2 – Gestão de resíduos 10 2.3 – Logística reversa do resíduo sólido urbano 12 2.4 – Classificação do sistema logístico reverso do resíduo sólido urbano 15

3 – MODELO CONCEITUAL DO SISTEMA LOGÍSTICO REVERSO DO

RESÍDUO SÓLIDO URBANO PARA COPROCESSAMENTO 18

3.1 – Revisão bibliográfica 18 3.2 – Atividades da logística reversa do resíduo sólido urbano 26 3.2.1 – Coleta 26 3.2.2 – Triagem e destinação 27 3.2.3 – Transporte 28 3.2.4 – Processamento 29 3.2.5 – Descarte 30 3.2.6 – Planta Intermediária 32 3.3 – Modelo conceitual do sistema logístico reverso do resíduo sólido urbano 33 3.4 – Modelo conceitual do sistema logístico reverso do resíduo sólido urbano para

coprocessamento 35

4 – MODELO MATEMÁTICO PARA ESTRUTURAÇÃO DO SISTEMA

LOGÍSTICO REVERSO DO RESÍDUO SÓLIDO URBANO PARA

COPROCESSAMENTO 38

4.1 – Revisão bibliográfica 38 4.2 – Modelos matemáticos para a estruturação do sistema logístico reverso do

resíduo sólido urbano 48 4.2.1 – Problema de decisão multicritério 49 4.2.2 – Função objetivo e parâmetro de decisão 52 4.3 – Formulação do modelo matemático para inclusão do coprocessamento 54 4.3.1 – Funções objetivo 54 4.3.2 – Parâmetros e variáveis de decisão 55 4.3.3 – Restrições 61 4.4 – Formulação do baseline do sistema 63

5 – PROCEDIMENTO PARA INCLUSÃO E ANÁLISE DO

COPROCESSAMENTO NO SISTEMA LOGÍSTICO REVERSO DO RESÍDUO

SÓLIDO URBANO 65

viii

5.1 – Etapa 1: Definição da região de estudo 65 5.2 – Etapa 2: Identificação do sistema atual 66 5.3 – Etapa 3: Identificação da geração do resíduo sólido urbano 68 5.4 – Etapa 4: Desenho do sistema atual e cálculo do baseline 68 5.5 – Etapa 5: Definição dos locais candidatos da planta TMB 69 5.6 – Etapa 6: Identificação dos parâmetros de input 69 5.7 – Etapa 7: Definição dos valores de restrições das funções objetivo 70 5.8 – Etapa 8: Cálculo do modelo matemático multiobjetivo 71 5.9 – Etapa 9: Comparação e avaliação do resultado com baseline 72 5.10 – Etapa 10: Análise de sensibilidade 72

6 – APLICAÇÃO DO PROCEDIMENTO PROPOSTO: ESTUDO DE CASO NO

CONSÓRCIO DA REGIÃO SERRANA II 73

6.1 – Etapa 1: Definição da região de estudo 73 6.2 – Etapa 2: Identificação do sistema atual 74 6.2.1 – Coleta 74 6.2.2 – Planta intermediária 74 6.2.3 – Processamento 74 6.2.4 – Descarte 75 6.2.5 – Transporte 75 6.3 – Etapa 3: Identificação da geração do resíduo sólido urbano 76 6.4 – Etapa 4: Desenho do sistema atual e cálculo do baseline 77 6.5 – Etapa 5: Definição dos locais candidatos da planta TMB 79 6.6 – Etapa 6: Identificação dos parâmetros de input 80 6.7 – Etapa 7: Definição dos valores de restrições das funções objetivo 83 6.8 – Etapa 8: Cálculo do modelo matemático multiobjetivo 84 6.9 – Etapa 9: Comparação e avaliação do resultado com baseline 85 6.10 – Etapa 10: Análise de sensibilidade 86

7 – CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS 92

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 95

ANEXOS 102

ANEXO I – RELATÓRIO DA VISITA TÉCNICA A UNIDADE DE

TRATAMENTO DO RSU NO MUNICÍPIO DE CANTAGALO 102

ANEXO II – CÁLCULO DO CUSTO DE TRANSPORTE 109

ANEXO III – CÁLCULO DO BASELINE DETALHADO 111

ANEXO IV – CÁLCULO DE AMORTIZAÇÃO DO CUSTO DE

INVESTIMENTO DA PLANTA TMB 113

ix

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Processos da Logística Reversa .................................................................. 9

Figura 2.2 – Hierarquização da Gestão Integrada ......................................................... 11

Figura 2.3 – Processos da Logística Reversa do Resíduo Sólido Urbano ..................... 14

Figura 3.1 – Modelo Conceitual do Sistema Logístico Reverso do RSU ..................... 34

Figura 3.2 – Modelo Conceitual do Sistema Logístico Reverso do RSU para

Coprocessamento ........................................................................................................... 37

Figura 4.1 – Sistema Logístico Reverso do RSU para Coprocessamento com as

Respectivas Variáveis de Decisão ................................................................................. 56

Figura 5.1 – Procedimento de Inclusão e Análise do Coprocessamento no Sistema

Logístico Reverso do RSU ............................................................................................ 67

Figura 6.1 – Sistema Logístico Reverso do RSU da Região Serrana II ........................ 77

Figura 6.2 – Nós do Sistema Logístico Reverso do RSU Atual .................................... 80

Figura 6.3 – Comparação Baseline x Cenário com Coprocessamento .......................... 86

Figura 6.4 – Comparação Baseline x C1 x C2 .............................................................. 89

Figura 6.5 – Evolução do Custo de Descarte em R$/t ................................................... 90

x

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 – Comparação dos Métodos de Valorização da Logística Reversa com a

Hierarquização da GIRS ................................................................................................ 12

Tabela 2.2 – Classificação do Sistema Logístico Reverso do Resíduo Sólido Urbano . 16

Tabela 3.1 – Classificação das Atividades do Sistema Logístico Reverso do RSU ...... 20

Tabela 4.1 – Modelo Matemático do Sistema Logístico Reverso do RSU ................... 40

Tabela 4.2 – Métodos Utilizados no Problema de Decisão Multiobjetivo (MODM) ... 50

Tabela 4.3 – Relação das Funções Objetivo e Parâmetros de Decisão ......................... 53

Tabela 4.4 – Notações das Variáveis de Decisão Utilizado para Formulação do Modelo

........................................................................................................................................ 56

Tabela 6.1 – Geração de RSU do Consórcio da Região Serrana II ............................... 76

Tabela 6.2 – Composição Gravimétrica do RSU no Brasil (em %) .............................. 76

Tabela 6.3 – Baseline do Consórcio da Região Serrana II ............................................ 79

Tabela 6.4 – Resultado do Problema Mono-objetivo e Cálculo das Demais Funções .. 84

Tabela 6.5 – Restrições para Resolução do Problema Multiobjetivo ............................ 84

Tabela 6.6 – Resultado do Problema Multiobjetivo ...................................................... 85

Tabela 6.7 – Comparação - Baseline x Cenário com Coprocessamento ....................... 85

Tabela 6.8 – Comparação Detalhada - Baseline x Cenário com Coprocessamento ...... 87

Tabela 6.9 – Comparação Detalhada - Baseline x C1 x C2 .......................................... 88

Tabela 6.10 – Comparação Detalhada – B1 x B2 x B3 x C1 x C2 ................................ 90

xi

LISTA DE SIGLAS

ABCP – Associação brasileira de cimento Portland.

ABRELPE – Associação brasileira de empresas de limpeza pública e resíduos especiais.

CBA – Cost-benefit analysis.

CEA – Coordenadoria de educação ambiental.

CF – Combustível fóssil.

CNI – Confederação nacional da Indústria.

EC – European commission.

EPA – Environmental Protection Agency.

EUBIONET – European bioenergy networks.

FEAM – Fundação estadual do meio ambiente.

GEE – Gases de efeito estufa.

GIRS – Gestão integrada do resíduo sólido.

GWP – Global Warming Potential.

IBAM – Instituto brasileiro de administração municipal.

IPTS – Institute for prospective technological studies.

ISWA – International solid waste association.

LCA – Life cycle assessment.

MADM – Multi-attribute decision making.

MMA – Ministério do meio ambiente.

MODM – Multi-objective decision making.

NTC – Associação nacional do transporte de carga e logística.

PEV – Pontos de entrega voluntária.

PLIM – Programação linear inteira mista.

RDF – Refuse derived fuel.

RSU – Resíduo sólido urbano.

SMA – Secretaria do meio ambiente.

SNIC – Sindicato nacional da indústria cimenteira.

TMB – Tratamento mecânico-biológico.

UE – União Europeia.

WTE – waste-to-energy.

1

1 – INTRODUÇÃO

Este capítulo tem como objetivo apresentar os aspectos introdutórios desta

dissertação. Primeiramente, apresenta-se a motivação, a justificativa e a problemática

para contextualização e visão geral deste trabalho. Em seguida, o objeto de estudo e o

objetivo são apresentados, sendo o último detalhado em geral e específicos. Por fim,

apresenta-se a estrutura na qual este trabalho está sendo conduzida.

1.1 – Motivação e justificativa

Populações urbanas cresceram cerca de 68% entre 1990 e 2013 chegando ao

patamar de 3,7 bilhões de pessoas. A América Latina e a região do Caribe se destacam

neste crescimento com 79% da população concentrada em grandes centros urbanos

(World Bank, 2014). A tendência à urbanização tem implicações econômicas, sociais e

ambientais e uma das principais consequências diretas que abrangem estes três aspectos

é o aumento da produção de resíduos.

No Brasil, o aumento da geração do resíduo sólido urbano (RSU) é crescente e

contínuo. Em 2013 foram gerados cerca de 76 milhões de toneladas de resíduos,

aumento de 4,1% em relação ao ano anterior, representando um aumento na geração per

capita de 0,39% (ABRELPE, 2013). A necessidade de estruturação da gestão do resíduo

urbano é primordial para que este crescimento aconteça de forma sustentável e em prol

da qualidade de vida da população.

O sistema de gestão do RSU pode se apresentar com várias estruturas e

consequentemente com resultados diversos devido não apenas à composição

gravimétrica do resíduo, mas também ao histórico de desenvolvimento deste tema em

cada país.

Nos EUA foram gerados em 2011 cerca de 250 milhões de toneladas de

resíduos, sendo que 26% foram reciclados, 8,7% compostados, 11,6% conduzidos para

combustão com recuperação energética e 53,8% descartados em aterros sanitários

(EPA, 2011). Em 2012, a geração de resíduo dos 27 países que compõem a União

2

Europeia (UE) foi de 244 milhões de toneladas, nos quais 27% foram reciclados, 14,7%

compostados, 23,7% encaminhados para combustão com recuperação energética e

34,4% descartados em aterros sanitários (EUROSTAT, 2014).

Já na China, em 2006, a geração estimada de RSU foi de aproximadamente 212

milhões de toneladas, no entanto apenas 148 milhões de toneladas foram coletados e

transportados. Deste montante 6,4% foram incinerados, 2,2% passaram por

compostagem e cerca de 91,4% dos resíduos foram encaminhados para os aterros

sanitários. Aproximadamente 64 milhões de toneladas, 30% dos resíduos gerados, não

foram controlados (Zhang et al., 2010).

No Brasil, de acordo com ABRELPE (2013), foi estimada a geração de resíduos

para o ano de 2013 em 209 toneladas ao dia, ou seja, 76 milhões de toneladas ao ano.

Destes foram coletados cerca de 69 milhões de toneladas, porém não foi possível

encontrar um panorama geral da gestão do RSU por tipo de processamento. Além disso,

cerca de 28,8 milhões de toneladas de resíduos coletados foram destinados aos locais

inadequados, como aterros controlados e lixões.

Dessa forma, entende-se que o aumento da geração de resíduo não está sendo

acompanhado na mesma velocidade pela estruturação no setor. A constituição da

política nacional de resíduos sólidos pela Lei 12.305 definiu como uma das principais

diretrizes a extinção dos lixões até 2014, porém no ano anterior ao prazo era possível

verificar ainda o uso de locais impróprios de descarte por 60% dos municípios

brasileiros (ABRELPE, 2013).

Percebe-se uma grande discrepância entre os resultados da gestão de resíduos

nos países em desenvolvimento em comparação aos países desenvolvidos. No entanto,

mesmo em países desenvolvidos ainda é destinado uma quantidade expressiva de

resíduo para descarte nos aterros sanitários. Em 2011 os EUA destinaram cerca de 134

milhões de toneladas aos aterros sanitários, e em 2012 na UE cerca de 84 milhões de

toneladas (EPA, 2011; EUROSTAT, 2014).

Dentre as formas de tratamento e recuperação de valor do RSU – reciclagem,

compostagem e combustão com recuperação energética - pode-se considerar que o

3

processo de combustão com recuperação energética se destaca pela sua flexibilidade em

processar resíduos de vários tipos que podem estar misturados. Desta forma, esta

alternativa é a mais favorável à diminuição do envio de resíduos para descarte em

aterros sanitários em relação às demais alternativas (EPA, 1974; Stehlík et al., 2012).

Uma questão relevante para viabilização do processo de combustão com

recuperação energética é o poder calorífico do material (IBAM, 2001; Brizio & Genon,

2008). Levando em consideração as características dos países em desenvolvimento, com

quantidade expressiva de resíduos orgânicos (Zhang et al., 2010), o modelo de

combustão com recuperação energética que parece ter maior potencial de aplicação é o

coprocessamento, já que nas demais formas de combustão com recuperação energética

têm-se a necessidade de complemento com fontes primárias de energia ou resíduos com

poder calorífico equivalente para a manutenção do poder calorífico do material que

alimenta os fornos (ABRELPE & ISWA, 2013).

O coprocessamento é o uso de resíduos como combustível ou matéria-prima em

substituição aos recursos minerais naturais e combustíveis fósseis, geralmente em

indústrias com utilização intensa de energia, como indústria de cimento, aço e vidro

(EUBIONET, 2003; IPTS, 2003; CNI-ABCP, 2012; Murtz & Morf, 2007).

Assim, esta dissertação elabora um procedimento para inserção do

coprocessamento como forma de valorização do RSU no sistema existente. Para tanto,

um dos desafios que perdura no tratamento e recuperação de valor do RSU, usualmente

encontrado disperso em área urbana, está na estruturação de um sistema logístico

reverso capaz de reconhecê-lo, coletá-lo, selecioná-lo e direcioná-lo de forma eficaz e

eficiente para os diferentes processos produtivos onde será valorizado.

Além disso, a oferta inconstante de resíduos e a dificuldade de disponibilidade

do mercado para o resíduo valorizado também são questões relevantes para se estruturar

o sistema de forma otimizada, com o intuito de potencializar a viabilização da utilização

do resíduo valorizado no mercado.

Neste contexto, a motivação desta dissertação é incentivar e apoiar o Estado no

estabelecimento de um sistema logístico reverso do RSU ambientalmente sustentável,

4

com a utilização do coprocessamento que potencializa o aumento de resíduos

valorizados e consequentemente a diminuição do descarte aos aterros sanitários.

1.2 – Problemática

A logística reversa tem recebido atenção progressiva nos últimos anos com o

apoio da conscientização e mudança de comportamento dos consumidores e de ações

proveniente da responsabilidade ambiental de instituições públicas e privadas.

As pesquisas sobre a logística reversa vêm crescendo desde os anos 60, contudo

nota-se que houve um crescimento abrupto de publicações sobre o tema após o ano de

2005, mostrando inclusive o reconhecimento da logística reversa como um fator

essencial no campo de estudo da logística e cadeia de suprimentos. No entanto, percebe-

se que tem sido limitado os esforços para a sintetização da pesquisa em uma base

integrada de conhecimento (Pokharel & Mutha, 2009).

Dentro do tema da logística reversa, os itens mais estudados são a recuperação

de materiais, recuperação de peças, recuperação do produto - por meio da remanufatura

- e o gerenciamento do resíduo (Pokharel & Mutha, 2009). Quando se trata da

abordagem sobre a logística reversa associada ao resíduo, encontra-se na literatura

estudos provenientes tanto da logística reversa quanto do campo de estudo da gestão de

resíduos.

Da mesma forma que a logística reversa, a gestão de resíduos é um tema onde se

nota um crescente interesse de pesquisadores, sendo o seu desenvolvimento direcionado

por legislação com objetivos de melhoria da saúde pública e estruturação do setor.

Assim, a primeira problemática deste trabalho consiste na falta de integração e

sintetização destes dois conceitos - logística reversa e gestão de resíduos. Estes dois

campos de estudo vêm crescendo na literatura acadêmica de forma paralela. Este

processo fez com que, apesar dos assuntos serem convergentes, revelasse a falta de

integração dos conceitos, sendo possível encontrar muitas vezes termologias diversas

com o mesmo significado.

5

No âmbito prático observa-se grande diferença de resultados alcançados por

meio da gestão do RSU. Esta diferença, como dito anteriormente, é considerável nos

EUA e países da UE em relação ao Brasil e China. Isto se deve ao tempo de foco destes

países ao assunto em questão, enquanto que a estruturação deste tema nos países em

desenvolvimento se iniciou recentemente.

Vale ressaltar que mesmo entre os países desenvolvidos há uma considerável

diferença entre os seus resultados. A UE, em comparação com os EUA, apresenta quase

70% a mais de massa de RSU sendo compostada e mais que o dobro passando por

valorização energética. Tais diferenças nos resultados derivam das diferentes formas de

estrutura do sistema (EPA, 2011; EUROSTAT, 2014).

Dessa forma, a segunda problemática desta dissertação consiste nas

possibilidades de estruturação diversa que este sistema pode apresentar levando a

necessidade de análise e caracterização das atividades da cadeia para sintetização do

modelo e definição do sistema mais adequado para este trabalho.

Outro fator determinante para a estruturação deste sistema é a necessidade da

caracterização específica do RSU para envio ao coprocessamento. Não é possível

encaminhá-lo para os fornos industriais diretamente da forma como é coletado após o

descarte, devendo passar por processos de tratamento para transformá-lo em um

combustível alternativo.

Para tanto, é necessário incluir no sistema logístico reverso existente uma etapa

intermediária entre as atividades de coleta e processamento do resíduo para o tratamento

do RSU. Para esta etapa intermediária necessita-se a identificação da localidade ótima

do seu posicionamento em função das ofertas de resíduos e destinações para as plantas

de processamento, de modo a otimizar todo o sistema logístico reverso.

Idealmente este processo de otimização deveria considerar aspectos econômicos

e ambientais, dando origem a um problema de otimização de múltiplas funções. Desta

forma, em uma primeira abordagem, escolheu-se o problema de localização-alocação de

facilidade multiobjetivo, tornando-se a terceira problemática deste trabalho.

6

1.3 – Objeto de estudo

O objeto de estudo desta dissertação é o sistema logístico reverso do RSU.

Especificamente considerando a destinação do resíduo para o coprocessamento por

meio do método de combustão.

1.4 – Objetivo

O objetivo geral deste trabalho é definir um procedimento para analisar a

inclusão do coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU e verificar se o

cenário estruturado é recomendável em relação ao cenário existente.

Assim sendo, os objetivos específicos são:

Integrar os conceitos da logística reversa e de gestão de resíduos com o

intuito de sintetizar os aspectos gerais de ambos os assuntos, bem como suas

definições e conceitos;

Identificar as características e atividades do sistema logístico reverso do

RSU com o objetivo de definir um modelo conceitual que sirva de apoio na

estruturação do sistema para o coprocessamento;

Definir o modelo matemático de localização-alocação de facilidade

multiobjetivo que suporte na estruturação do cenário a ser definido; e

Elaborar um procedimento que visa descrever as etapas para a inclusão e

avaliação do coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU

existente.

1.5 – Estruturação da dissertação

Esta dissertação está dividida em sete capítulos. O presente e primeiro Capítulo

retrata os aspectos introdutórios, descrevendo a motivação, justificativa, problemática e

objetivos geral e específico que regem este trabalho.

O segundo Capítulo apresenta os aspectos gerais da logística reversa e da gestão

de resíduos, conceituando o objeto de pesquisa desta dissertação. O terceiro e quarto

7

Capítulos contextualizam a dissertação por meio de uma revisão bibliográfica narrativa.

O Capítulo 3 apresenta o detalhamento das atividades do sistema logístico reverso do

RSU analisando cada atividade e característica. Este capítulo visa definir o modelo

conceitual do sistema logístico reverso do RSU para coprocessamento.

O quarto Capítulo avalia os modelos matemáticos utilizados na literatura para a

estruturação do sistema do RSU, além de abordar o problema de localização-alocação

multiobjetivo no intuito de possibilitar a definição do método matemático que apoiará

no processo de inserção do coprocessamento no sistema logístico reverso.

O quinto Capítulo define o procedimento para inclusão e análise do

coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU. O procedimento divide-se em 10

etapas, detalhando-as de forma abrangente com a finalidade de se obter um resultado

que possa ser aplicado em qualquer sistema existente.

O sexto Capítulo utiliza a base conceitual e o procedimento descrito nos

capítulos anteriores para a aplicação no estudo de caso, realizado no consórcio da

Região Serrana II. Este capítulo, da mesma forma que o capítulo anterior, divide-se em

10 partes com o detalhamento desde a coleta de informações até a obtenção e análise

dos resultados.

E, por fim, no sétimo Capítulo são descritos as considerações finais e conclusão

deste trabalho, bem como, limitações do estudo e sugestões para novas abordagens para

trabalhos posteriores.

8

2 – CONCEITUALIZAÇÃO DA LOGÍSTICA REVERSA DO

RESÍDUO SÓLIDO URBANO

A logística reversa e a gestão de resíduos são dois assuntos em ascensão que

vem recebendo importância em prol dos temas ambientais que estão em evidência

globalmente. O assunto da logística reversa associada ao resíduo sólido pode ser

encontrado nestes dois campos de estudos, que são convergentes, porém não são

integrados.

Este capítulo tem como objetivo fundir os conceitos da logística reversa e gestão

de resíduos. Primeiramente, introduz-se os aspectos gerais de ambos os conceitos, bem

como suas definições. Após este processo, identifica-se as semelhanças e distinções,

contextualizando e classificando a logística reversa do resíduo sólido com o objetivo de

integração e simplificação do entendimento deste assunto.

2.1 – Logística reversa

Assim como no caso da logística, existem muitas variações na definição da

logística reversa. Rogers & Tibben-Lembke (1998), autores tradicionais deste assunto,

conceituam como “o processo de movimentar produtos dos seus típicos destinos finais

com o objetivo de capturar valor ou destinar adequadamente”. Apesar de ser uma forma

simples de definição, evidencia características básicas para diferenciação da logística

direta, tendo o fluxo inverso e com objetivo de valorização do produto/resíduo

movimentado.

A logística reversa pode movimentar tanto produtos quanto resíduos, pois esta

estrutura-se tanto no sistema pós-venda com a movimentação de produtos, quanto no

sistema de pós-consumo com a movimentação de resíduos.

Independente do produto ou resíduo existem quatro atividades que fazem parte

de qualquer sistema logístico reverso: coleta, inspeção, triagem e destinação. A coleta

refere-se às atividades de movimentação para consolidação do produto/resíduo para

inserção no sistema logístico reverso. A inspeção é a verificação da qualidade e/ou

característica do produto/resíduo. Após esses processos, o produto/resíduo pode ser

9

triado e destinado adequadamente para os métodos de valorização conveniente (Rogers

& Tibben-Lembke, 1998; De Brito & Dekker, 2003; Fleischmann et al., 2000).

Os métodos de valorização são inúmeros. Caso o produto/resíduo esteja com

uma boa qualidade sem necessidade de reparo, pode sofrer utilização direta e inserido

quase que imediatamente no mercado na forma de revenda/reuso, venda com desconto e

redistribuição. Nos casos em que esteja com problemas de qualidade, é necessário

passar por um reprocessamento, que pode ser em níveis variados, conforme definição de

Thierry et al. (1995): nível do produto (reparo), nível de módulos (remodelagem), nível

de componente (remanufatura), nível de peça parte (recuperação), nível de material

(reciclagem) e nível energético (incineração). Nos casos em que não há mais

possibilidade de valorização, este é encaminhado para o descarte, usualmente aos

aterros sanitários (De Brito & Dekker, 2003; Rogers & Tibben-Lembke, 1998;

Mckinnon et al., 2010; e Thierry et al., 1995).

Na Figura 2.1 é possível visualizar os processos descritos até então. A pirâmide

mostra a hierarquização dos métodos de valorização sendo um modelo adaptado do

processo de logística reversa apresentada por De Brito & Dekker (2003).

Figura 2.1: Processos da Logística Reversa. Fonte: Adaptado de De Brito & Dekker (2003).

Alguns autores não mencionam ou não consideram a incineração como um

método de reprocessamento, pois entendem o processo de incineração como um método

10

de combustão para descarte, sem recuperação energética (Thierry et al., 1995; Rogers &

Tibben-Lembke, 1999; Mckinnon et al., 2010; Fleischmann et al., 2000).

Especificamente, Fleischmann et al. (2000) e Thierry et al. (1995) direcionam este

processo para a área de gestão de resíduos.

2.2 – Gestão de resíduos

O resíduo sólido é definido por IBAM (2001) que o classifica quanto à natureza

ou origem, que podem ser agrupadas em cinco classes: lixo doméstico ou residencial;

lixo comercial, que pode ser subdividido naquele gerado em pequenos geradores e

grandes geradores; lixo público; lixo domiciliar especial, que compreende os entulhos

de obras, pilhas e baterias, lâmpadas e pneus; e lixos de fontes especiais, com

características peculiares, como lixo radioativo ou industrial.

O lixo doméstico e o lixo comercial constituem o chamado lixo domiciliar, que é

o foco de estudo desta dissertação, que se denomina como RSU neste trabalho. Não será

tratada nesta dissertação a logística reversa dos demais resíduos apresentados

anteriormente.

Assim sendo, de acordo com EPA (1974), o campo da gestão de resíduos estuda

o tema estruturando-o em 4 atividades: coleta, transporte, processamento e disposição.

A atividade de coleta é o serviço de remoção do resíduo da sua geração, normalmente

realizada pelas prefeituras, através do transporte do resíduo para o próximo ponto

subsequente, podendo ser um local para processamento ou disposição (SMA/CEA,

2011; EPA, 1995).

Complementando esta definição, foi estabelecido em 1989 nos EUA pela

Environmental Protection Agency (EPA) o conceito da gestão integrada dos resíduos,

que define uma hierarquia do processo de valorização que se constitui em quatro níveis:

redução/reuso, reciclagem/compostagem, combustão com recuperação energética e

descarte.

Na Europa, a hierarquização utilizada para a gestão integrada é composta por 5

níveis: prevenção/redução, reuso, reciclagem, outros meios de recuperação e descarte

11

(EC, 2010). Já no Brasil, a política nacional de resíduos sólidos estabelece que na gestão

do resíduo sólido deva-se seguir a seguinte ordem de prioridade: não geração, redução,

reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final

ambientalmente adequada dos rejeitos.

Dessa forma, a Figura 2.2 apresenta a hierarquização da gestão integrada

representada por uma pirâmide invertida, em que a priorização deve ocorrer de cima

para baixo. Os níveis de hierarquização da gestão integrada apresentada por vários

países foram mesclados com o intuito de abranger e detalhar todos os níveis possíveis

de valorização. Além disso, percebe-se que as atividades de processamento e disposição

fazem parte da hierarquia da gestão integrada.

A estrutura apresentada na Figura 2.2, é um modelo adaptado de EC (2010) e

ABRELPE & ISWA (2013). EC (2010) apresenta a hierarquização na forma de uma

pirâmide invertida e ABRELPE & ISWA (2013) detalha o modelo com a indicação da

priorização dos níveis da gestão integrada.

Figura 2.2: Hierarquização da Gestão Integrada. Fonte: Adaptados de EC (2010) e ABRELPE & ISWA

(2013).

As atividades de coleta e transporte não fazem parte dos níveis da hierarquização

em si, como as atividades de processamento e a disposição. No entanto, são atividades

integradas a este processo, que ocorrem entre os níveis da gestão integrada.

12

Dessa forma, percebe-se que assim como na logística reversa, a gestão de

resíduos mostra uma estrutura de atividades e hierarquização dos métodos de

valorização do resíduo. Na próxima seção apresenta-se a integração destes dois

conceitos.

2.3 – Logística reversa do resíduo sólido urbano

A partir desta contextualização entende-se que a logística reversa e a gestão de

resíduos tem características similares. Os métodos de valorização da logística reversa e

a hierarquização da Gestão Integrada do Resíduo Sólido (GIRS) podem ser comparados

na Tabela 2.1, onde percebe-se semelhanças na abordagem nos dois campos de estudos.

Tabela 2.1: Comparação dos Métodos de Valorização da Logística Reversa com a

Hierarquização da GIRS.

Atividade Método de valorização da logística

reversa

Hierarquização da gestão integrada do

resíduo sólido

Utilização Direta Reuso

Revenda

Prevenção / Redução

Reuso

Reprocessamento

ou

Processamento

Produto Reparo

Módulo Remodelagem

Componente Remanufatura

Peça Parte Recuperação

Material Reciclagem Reciclagem / Compostagem

Energético Incineração Combustão com recuperação energética

Disposição ou

Descarte

Aterro Sanitário Aterro Sanitário

Combustão sem recuperação energética

Fonte: Elaborado pela autora.

Observa-se que os métodos de valorização de reparo, remodelagem,

remanufatura e recuperação que se apresentam da logística reversa não são compatíveis

com nenhum nível na GIRS. Isso deve-se ao motivo da logística reversa se estruturar

tanto no sistema pós-venda, com a movimentação de produtos, quanto no sistema de

pós-consumo, com a movimentação de resíduos. Já a gestão de resíduos apenas

movimenta resíduos no sistema de pós-consumo, portanto, os métodos de valorização

que se referem ao produto não se encaixam na hierarquização da GIRS.

Ainda se observa na Tabela 2.1 que a gestão de resíduos considera a combustão

sem a valorização energética com o objetivo de descarte do resíduo com uma

granulometria menor. No entanto, na logística reversa, que se caracteriza pelo objetivo

13

de valorização do produto/resíduo, a combustão de resíduos deve ser considerada

apenas para a recuperação e valorização energética na forma de reprocessamento.

As atividades da logística reversa e da gestão de resíduos também são

semelhantes. Sendo as atividades da logística reversa - coleta, inspeção, triagem e

destinação - e da gestão de resíduos - coleta, transporte, processamento e disposição -

são coincidentes em ambos os campos de estudo.

A atividade de processamento da gestão de resíduos apresenta-se como

reprocessamento na logística reversa, e a atividade de disposição como descarte, além

da atividade de transporte que interliga todo processo de movimentação do

produto/resíduo. Para a conceitualização da logística reversa do RSU, neste trabalho,

utilizam-se as nomenclaturas “processamento” e “descarte”.

Além disso, a atividade da coleta, na logística reversa, é o processo no qual se

inclui a atividade de transporte até a localidade da atividade de inspeção. Já na gestão de

resíduos, a atividade de coleta é definida apenas como remoção do resíduo, definindo o

processo de movimentação para a próxima localidade, como a atividade de transporte.

Neste trabalho, utiliza-se o conceito da gestão de resíduos.

Assim sendo, adapta-se os conceitos descritos anteriormente para o processo

logístico reverso do RSU apresentado na Figura 2.3, em que procura integrar a estrutura

da logística reversa apresentada por De Brito & Dekker (2003) e da gestão de resíduos

apresentados por EC (2010) e ABRELPE & ISWA (2013).

14

Figura 2.3: Processos da Logística Reversa do Resíduo Sólido Urbano. Fonte: Adaptados de De Brito &

Dekker (2003); EC (2010); ABRELPE & ISWA (2013).

Percebe-se que a atividade de inspeção na logística reversa do resíduo sólido

urbano ocorre antes da atividade de coleta e com o intuito de utilização direta do resíduo

- prevenção, redução e reuso. Após esgotada esta possibilidade, o resíduo precisa passar

por algum método de valorização para ser reutilizado no mercado, iniciando este

processo pela atividade de coleta.

Ainda, a atividade de inspeção para a prevenção, redução e reuso, ocorre com ou

sem a movimentação do produto/resíduo. A prevenção e redução do resíduo

normalmente ocorre no mesmo local em que ocorre a atividade de inspeção. Já o reuso

pode levar a movimentação do resíduo, retornando à localidade original após o processo

de inspeção.

Já a atividade de descarte, que na gestão de resíduos apresenta-se no último nível

da hierarquização, na Figura 2.3 apresenta-se como um processo a parte, como na

logística reversa. Pois define-se como uma destinação final do resíduo, não sendo

possível voltar ao mercado consumidor como acontece nos demais níveis da pirâmide.

Ainda, todos os métodos de valorização apresentados na atividade de

processamento geram rejeitos no processo que devem ser encaminhados para descarte.

15

Desta maneira, a estruturação da gestão de resíduos pode ser elaborada na forma

de um sistema logístico reverso com os mesmos padrões de atividades e hierarquização.

Assim sendo, o sistema logístico reverso do RSU será classificado na próxima seção.

2.4 – Classificação do sistema logístico reverso do resíduo sólido urbano

O sistema logístico reverso pode ser classificado de algumas formas.

Fleischmann et al. (2000) estruturam em cinco visões: grau de centralização; quantidade

de níveis; sistema de ciclo aberto ou fechado; ligação com outros sistemas e grau de

cooperação entre empresas.

O grau de centralização, de acordo com Rogers & Tibben-Lembke (1998) e

Mckinnon et al. (2010), refere-se às atividades padrão da logística reversa: coleta,

inspeção, triagem e destinação. No sistema logístico reverso centralizado, todo o

produto/resíduo é encaminhado para um ponto intermediário, onde uma única empresa é

responsável por estas atividades - coleta, inspeção, triagem e destinação. Porém, os

produtos/resíduos podem ter sido originados por diferentes varejistas.

No sistema descentralizado cada ponto individual de varejo executa estas

atividades, encaminhando-os para o método de valorização adequado. Para Fleischmann

et al. (2000), quanto maior é o grau de centralização, a possibilidade de especialização e

ganho em escala aumentam.

O sistema logístico reverso também pode ser classificado pela quantidade de

níveis, ou seja, a quantidade de facilidades que o produto/resíduo precisa passar

sequencialmente desde a coleta até o descarte como rejeito (Fleischmann et al., 2000).

Esta classificação será tratada neste trabalho como “quantidade de facilidades” no

sistema, pois o termo quantidade de níveis pode ser confundida com os níveis de

reprocessamento da logística reversa.

Além disso, o sistema logístico reverso pode ser de ciclo aberto ou fechado. No

sistema de ciclo fechado o material retorna para o produtor original. Já em um sistema

de ciclo aberto o material não retorna para a indústria original, sendo reprocessado com

interação de diversas outras indústrias (Dekker et al., 1997).

16

A ligação com outros sistemas logísticos refere-se ao grau de integração da nova

rede com as redes logísticas existentes por meio do aproveitamento de parte das redes já

existentes pela nova rede. Caso exista um sistema onde há a possibilidade de integração,

não há necessidade de estruturação de uma nova rede, fazendo com que haja redução de

custos fixos e melhoria no aproveitamento do sistema existente. Este processo tem

maior possibilidade de ocorrer no sistema logístico reverso de ciclo fechado

(Fleischmann et al., 2000).

A última visão de classificação da logística reversa é o grau de cooperação entre

empresas, que se refere às empresas ou agentes responsáveis por estabelecer um mesmo

sistema. Iniciativas podem ser tomadas por uma empresa única através de

subcontratações ou em conjunto com outras empresas do mesmo ramo (Fleischmann et

al., 2000).

O sistema logístico reverso do resíduo sólido urbano também pode ser

classificado de acordo com Fleischmann et al. (2000). Na Tabela 2.2, define-se e

detalha-se cada tipo de classificação.

Tabela 2.2: Classificação do Sistema Logístico Reverso do Resíduo Sólido Urbano.

Classificações de

Fleischmann et al.

(2000)

Sistema Logístico

Reverso do RSU Detalhamento

Grau de centralização Médio

As atividades de coleta, triagem e destinação no sistema

logístico reverso do RSU, podem ser realizadas por agentes

integrados ou distintos, dependendo do sistema de coleta.

Quando existe a coleta seletiva, as atividades de triagem e

destinação são realizadas pelos agentes geradores de

resíduos. Já quando a coleta é indiferenciada, as atividades

de triagem e destinação podem ocorrer em uma facilidade

subsequente, sendo em uma planta intermediária ou de

processamento.

Quantidade de

facilidades Alto

A quantidade de facilidades envolvidas no sistema logístico

reverso do RSU é alta. Por não ser um sistema de ciclo

fechado, têm-se a necessidade de participação de indústrias

diversas. Este critério também depende do grau de

centralização no sistema, quanto menor é o grau de

centralização, a quantidade de facilidades tende a ser maior.

Sistema de ciclo

aberto ou fechado Ciclo Aberto

Usualmente os RSU não retornam para as suas indústrias

originais. Após as atividades de inspeção e coleta, o resíduo

é inserido dentro de um novo sistema para a valorização ou

descarte.

17

Ligação com outros

sistemas existentes Baixo

O sistema logístico reverso do RSU tem pouca ligação com

sistemas já existentes, por ser de ciclo aberto.

Grau de cooperação Médio

O grau de cooperação entre empresas ou agentes do mesmo

sistema difere dependendo da atividade.

Nas atividades de coleta, triagem e destinação, o grau de

cooperação é alto pois todos os agentes estão dentro de um

mesmo sistema imposto pelo poder público.

Já nas atividades de processamento, descarte e transporte, o

grau de cooperação entre as empresas é baixo, pois

normalmente são empresas especializadas em algum tipo de

atividade e regionalizadas.


Dessa forma, o sistema logístico reverso do RSU pode ser considerado um

sistema com o grau médio de centralização para as atividades de coleta, triagem e

destinação e com grau médio de cooperação entre os agentes do sistema de acordo com

a atividade. Além disso, define-se como um sistema de ciclo aberto com grande número

de organizações atuantes e consequentemente com grande quantidade de facilidades

atuante, porém com baixa integração com outros sistemas existentes.

A partir do estabelecimento do conceito da logística reversa do RSU, no

próximo capítulo, avaliam-se e caracterizam-se as diversas possíveis estruturas do

sistema logístico reverso do RSU com o objetivo de desenvolver um modelo conceitual

deste sistema para a destinação do resíduo ao coprocessamento.

18

3 – MODELO CONCEITUAL DO SISTEMA LOGÍSTICO

REVERSO DO RESÍDUO SÓLIDO URBANO PARA

COPROCESSAMENTO

Estruturas e resultados diversos da gestão do RSU podem ser observados mundo

a fora. Dessa forma, analisam-se as características da estruturação deste sistema através

da revisão bibliográfica narrativa, com o objetivo de contextualizar o objeto de estudo,

levando em consideração as atividades e métodos de valorização dos resíduos

abordados no capítulo anterior.

Este capítulo divide-se em quatro seções. As Seções 3.1 e 3.2 apresentam a

revisão bibliográfica e o resultado do estudo, respectivamente. Na Seção 3.3 são

apresentadas a discussão do resultado e a definição do modelo conceitual do sistema

logístico reverso do RSU. Por fim, na Seção 3.4 direciona-se o estudo focando o sistema

para a destinação ao coprocessamento, definindo dessa forma, a contribuição principal

deste capítulo.

3.1 – Revisão bibliográfica

Selecionaram-se através da revisão bibliográfica narrativa 49 artigos acadêmicos

que estruturassem e/ou descrevessem um sistema logístico reverso do RSU no Brasil,

Estados Unidos, Canadá, México, União Europeia, China e Índia. Os estudos foram

selecionados em função da sua data de publicação, considerando os últimos 10 anos.

Ao mesmo tempo, foram selecionadas diretrizes e guias de implantação da

gestão do RSU no Brasil, Estados Unidos e União Europeia. Não foi possível encontrar

as diretrizes de implantação do Canadá, México, Índia e China.

As referências pesquisadas são sintetizadas nas Tabelas 3.1 e 4.1, para que cada

estudo seja classificado em função das atividades apresentadas e dos modelos

matemáticos utilizados para a estruturação do sistema.

19

A Tabela 3.1 descreve o sistema logístico reverso do RSU dos 43 artigos que

descrevem o seu sistema, organizando-os pelas atividades apresentadas e classificando-

os quando possível. As atividades detalhadas são a coleta, triagem, destinação,

transporte, processamento e descarte. Na atividade de descarte não foi considerado o

método de combustão sem recuperação energética, já que este processo não se apresenta

em nenhum dos estudos analisados. Além disso, a atividade de processamento

subdivide-se em três métodos de valorização: a reciclagem, compostagem e combustão

com recuperação energética.

Dos artigos analisados, 75% apresentam a utilização de uma planta intermediária

no sistema. Devido à relevância deste tópico, na Tabela 3.1 também se descreve a

existência desta planta no sistema, detalhando o tipo e as atividades que são executadas.

Este tema será abordado com mais detalhes junto às atividades do sistema na próxima

seção deste capítulo.

As diretrizes e guias de implantação da gestão do RSU foram utilizados para

análise de cada atividade da logística reversa do RSU com o intuito de dar consistência

ao resultado obtido na tabulação dos artigos.

A Tabela 4.1 apresenta o modelo matemático utilizado em cada um dos 33

artigos que estruturam um sistema logístico reverso do RSU. A tabela, o resultado e a

análise desta parte da revisão bibliográfica apresentam-se no Capítulo 4, onde também

se define o modelo matemático utilizado nesta dissertação.

20

Tabela 3.1: Classificação das Atividades do Sistema Logístico Reverso do RSU.

País Referência

Bibliográfica Coleta Triagem Destinação Transporte

Processamento Descarte Planta Intermediária

REC COMP CCRE Aterro

Sanitário Tipo Atividade

China Hui et al. (2006)

Coleta

indiferenciada

com ponto de

entrega

- SF: estação de

transferência

- SI: no ponto de

entrega,

exclusivamente para

resíduos recicláveis

- SF: estação de

transferência

- SI: no ponto de

entrega,

exclusivamente para


Coleta e

TRANSF x - x

Aterro

sanitário e

aterro

controlado

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

Portugal Semiao et al.

(2006)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária

Geração e centro de

triagem


triagem

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Centro de

triagem

Triagem e

destinação

China Hong-tao et al.

(2007) Coleta seletiva

Geração e estação de

transferência


transferência TRANSF x x x

Aterro

sanitário c/ e

s/ RE

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

Canadá Yeomans (2007)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária


transferência


transferência

Coleta e

TRANSF x - x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Compactação

, triagem e

destinação

Grécia Erkut et al.



transferência


transferência

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

PP do RDF Produção do

RDF

Canadá Li et al. (2008) Coleta seletiva Geração Geração Coleta e

TRANSF x x -

Aterro

sanitário - -

China Su et al. (2008) Coleta

indiferenciada

Estação de

transferência

Estação de

transferência TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

Itália Messineo &

Panno (2008) Coleta seletiva


triagem


triagem

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Centro de

triagem

Triagem e

destinação

Itália Robba et al.



triagem


triagem TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Centro de

triagem

Triagem e

destinação

PP do RDF Produção do

RDF

LEGENDA: REC – Reciclagem; COMP – Compostagem; CCRE – Combustão com recuperação energética; SI – Setor informal; SF – Setor formal; TRANSF –

Transferência; PP – Planta de produção; RE – Recuperação energética; RDF – Refuse derived fuel; TMB – Tratamento mecânico-biológico.

21

Tabela 3.1 - Continuação: Classificação das Atividades do Sistema Logístico Reverso do RSU.

País Referência





Índia Talyan et al.

(2008)

Coleta seletiva

porta-a-porta com

carrinho de mão

até o ponto de

entrega

- SF: geração

- SI: na coleta, ponto

de entrega e lixão,

exclusivamente para


- SF: ponto de

entrega

- SI: na coleta, ponto

de entrega e Lixão,

exclusivamente para


Coleta e

TRANSF *

x x - Lixão - -

Canadá Warith et al.

(2008)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária

Geração, centro de

triagem e estação de

transferência



transferência

Coleta e

TRANSF x x -

Aterro

sanitário

Centro de

triagem

Triagem e

destinação de

reciclável

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

Itália Feo & Malvano

(2009) Coleta seletiva Geração Geração TRANSF x x x

Aterro

sanitário PP do RDF

Processo de

TMB

Índia Dutta et al.

(2009)

Coleta

indiferenciada

porta-a-porta com

carrinho de mão

até o ponto de

entrega

SI: na coleta e ponto

de entrega,

exclusivamente para


SI: na coleta e ponto

de entrega,

exclusivamente para


Coleta e

TRANSF

x Lixão - -

China Huang et al.

(2009_a)

Coleta

indiferenciada - - TRANSF - - x

Aterro

sanitário - -

China Huang et al.

(2009_b)

Coleta

indiferenciada

Estação de

transferência

Estação de

transferência TRANSF - x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

China Li´ao et al.

(2009)

Coleta

indiferenciada - - TRANSF - - -

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF Consolidação

China Minghua et al.

(2009)

Coleta

indiferenciada

Estação de

transferência

Estação de

transferência

Coleta e

TRANSF ** - x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

Itália Galante et al.

(2010) Coleta seletiva Geração

Estação de

transferência

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Consolidação

triagem e

destinação

* Coleta realizada com carrinhos de mão que tem compartimento para resíduos recicláveis e não recicláveis separados.

** Coleta realizada com veículos com equipamentos compactadores e veículos com caçamba basculantes.

22


País Referência





China Zhen-shan et

al. (2009)

Coleta seletiva

porta-a-porta


transferência 1


transferência 1 TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF 1

Compactação

, triagem e

destinação

Estação de

TRANSF 2 Compactação

Centro de

triagem

Triagem e

destinação de

reciclável

Espanha Bovea et al.

(2010)

Coleta seletiva

mista


triagem


triagem

Coleta e

TRANSF x x -

Aterro

sanitário com

e sem RE

Estação de

TRANSF Compactação

Centro de

triagem

Triagem e

destinação

China Su et al. (2010) Coleta

indiferenciada - - TRANSF - x x

Aterro

sanitário com

RE

Estação de

TRANSF

Compactação

e pré-

tratamento

para descarte

China Zhang et al.

(2010)

Coleta

indiferenciada

porta-a-porta

- SF: Estação de

transferência

- SI: na coleta e

estação de

transferência,

exclusivamente para

recicláveis

- SF: estação de

transferência

- SI: na coleta e

estação de

transferência,

exclusivamente para

recicláveis

Coleta e

TRANSF x - x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

China Chen & Li

(2011) Coleta seletiva Geração Geração TRANSF - x -

Aterro

sanitário - -

Canadá Huang et al.

(2011)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária

Geração Estação de

transferência

Coleta e

TRANFS x x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Consolidação

e destinação

Canadá Huang & Zhu

(2011) Coleta seletiva Geração Geração TRANSF x x -

Aterro

sanitário - -

23


País Referência





China Li et al.

(2011_a)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária

SI: na coleta e

estação de TRANSF,

exclusivamente para

recicláveis

SI: na coleta e

estação de TRANSF,

exclusivamente para

recicláveis

TRANSF - x x Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Pré-

tratamento,

triagem e

destinação

China Li et al.

(2011_b) -

Estação de

transferência

Estação de

transferência TRANSF x - x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Compactação

, triagem e

destinação

Portugal Pires et al.

(2011)

Coleta seletiva

mista



transferência



transferência

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Consolidação

, triagem e

destinação

Centro de

triagem

Processo de

TMB*

Estados

Unidos

Chang et al.


Geração e Centro de

triagem

Geração e Centro de

triagem

Coleta e

TRANSF x - -

Aterro

sanitário com

RE

Centro de

triagem

Triagem e

destinação de

recicláveis **

China Lu et al. (2012) Coleta


Aterro

sanitário - -


(2012) Coleta seletiva Geração Geração

Coleta e

TRANSF - x x

Aterro

sanitário - -

Itália Ionescu et al.



triagem


triagem - x x x

Aterro

sanitário

Centro de

triagem

Triagem e

destinação

Estados

Unidos

Levis et al.

(2013)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária

Geração Geração Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário - -

China Zhang &

Huang (2013)

Coleta


Aterro

sanitário - -

* Centro de triagem com planta de compostagem e produção do RDF acoplados.

** Centro de triagem na mesma localidade do aterro sanitário.

24


País Referência





Grécia

Komilis &

Minoglou

(2013)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária

Geração e centro

integrado de gestão

do RSU

Estação de

transferência e centro

integrado de gestão

do RSU

TRANSF x x x Aterro

sanitário

Estação de


Centro

integrado de

gestão do

RSU

Processo de

TMB *

Grécia Mavrotas et al.

(2013)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária

Geração, estação de


de triagem

Geração, estação de


de triagem

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

Centro de

triagem e PP

de RDF

Processo de

TMB

China Wang et al.

(2013)

Coleta seletiva

com ponto de

entrega voluntária


triagem


triagem

Coleta e

TRANSF x - x

Aterro

sanitário

Centro de

triagem

Triagem de

resíduo tipo

metal **

China Chi et al.

(2014) - - - - - - x

Aterro

sanitário com

RE

- -

Itália Moedinger et

al. (2014) Coleta seletiva

Geração e planta

intermediária

Geração e planta

intermediária - x x x

Aterro

sanitário

Planta

intermediária

Triagem,

destinação,

secagem e

diminuição

de

granulometria

Portugal Roca et al.

(2014)

Coleta seletiva

mista



transferência

Centro de triagem e

estação de

transferência

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário

Centro de

triagem

Pré-

tratamento de

reciclável,

triagem e

destinação

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

* Centro integrado de gestão do RSU com planta de compostagem e aterro sanitário acoplados.

**Centro de triagem na mesma localidade da planta de combustão com recuperação energética.

25


País Referência



REC COMP CCRE. Aterro


Espanha

Fernández-

Nava et al.

(2014)

Coleta seletiva Geração e centro de

triagem


triagem

Coleta e

TRANSF x x x

Aterro

sanitário com

RE

Centro de

triagem

Triagem e

destinação

China Zhang et al.

(2014)

Coleta

indiferenciada com

ponto de entrega

Estação de

transferência

Estação de

transferência

Coleta e

TRANSF - - x

Aterro

sanitário

Estação de

TRANSF

Triagem e

destinação

Índia Ravindra et al.

(2015)

Coleta

indiferenciada

porta-a-porta

Geração e Estação de

transferência *

Geração e Estação de

transferência *

Coleta e

TRANSF

x

x

-

Lixão

Estação de


PP do RDF

Triagem,

destinação,

secagem,

diminuição

de

granulometria

* Setor informal: na Coleta e Estação de transferência, exclusivamente para resíduos recicláveis.

LEGENDA: REC – Reciclagem; COMP – Compostagem; CCRE – Combustão com recuperação energética; SI – Setor informal; SF – Setor formal; TRANSF –

Transferência; PP – Planta de produção; RE – Recuperação energética; RDF – Refuse derived fuel; TMB – Tratamento mecânico-biológico.


26

3.2 – Atividades da logística reversa do resíduo sólido urbano

A partir da revisão bibliográfica, detalha-se cada atividade de coleta, triagem,

destinação, transporte, processamento e descarte apresentadas na Tabela 3.1. A planta

intermediária será analisada de acordo com a sua tipologia e atividades exercidas. Os

detalhamentos das atividades de triagem e destinação serão apresentados de forma

integrada, pois são atividades complementares e subsequentes.

3.2.1 – Coleta

Existem dois sistemas de coleta de RSU: indiferenciada e seletiva. A coleta

indiferenciada é o recolhimento de resíduos recicláveis e não recicláveis sem distinção.

Já a coleta seletiva é o recolhimento de resíduos recicláveis de forma distinta dos

demais resíduos (SMA/CEA, 2011).

Na literatura também se encontra a coleta seletiva separada por resíduos secos e

úmidos, onde o resíduo úmido contempla o resíduo orgânico com possibilidade de

compostagem, e o resíduo seco como os demais resíduos com possibilidade de

reciclagem ou descarte (EPA, 1995; SRHU/MMA, 2011).

Na coleta seletiva, o RSU é previamente separado pela fonte geradora. Esta

separação pode ocorrer de três formas: porta-a-porta, em pontos de entrega voluntária

(PEV) ou mista (SMA/CEA, 2011). Na coleta indiferenciada a maioria dos casos ocorre

de porta-a-porta, porém há casos de coleta indiferenciada onde o gerador precisa levar o

resíduo até um ponto de entrega. Estes casos podem ser vistos em Hui et al. (2006) e

Zhang et al. (2014).

Existem casos específicos na Índia onde a coleta porta-a-porta é realizada com

carrinho de mão por recursos contratados pelos municípios e encaminhados a um ponto

de entrega para consolidação. Dutta et al. (2009) apresentam este processo por meio da

coleta indiferenciada e Taylan et al. (2008) na coleta seletiva.

Na China e na Índia a estrutura de coleta do resíduo reciclável é realizada por

um processo completamente informal e sem apoio do poder público. Este processo pode

27

ser observado em Hui et al. (2006), Taylan et al. (2008), Dutta et al. (2009), Zhang et

al. (2010), Li et al. (2011_a) e Ravindra et al. (2015). Ainda na China, muitas vezes os

residentes vendem os resíduos de forma direta às unidades recicladoras ou por

intermédio de grupos de pessoas que fazem a coleta do resíduo nas ruas para venda

posterior. Cerca de 12% de todo RSU gerado na China é gerido desta maneira (Zhang et

al. 2010).

3.2.2 – Triagem e destinação

As atividades de triagem e destinação podem ocorrer juntas em uma mesma

facilidade ou não, porém sempre serão atividades de ocorrência próxima. Quando

ocorrem de forma integrada, geralmente ocorrem na geração e/ou em alguma planta

intermediária entre as atividades de coleta e processamento.

Verificam-se casos em que estas atividades ocorrem de forma integrada mais de

uma vez dentro do mesmo sistema. Semiao et al. (2006), Hong-tao et al. (2007),

Yeomans (2007), Erkut et al. (2008), Warith et al. (2008), Robba et al. (2008),

Messineo & Panno (2008), Zhen-shan et al. (2009), Bovea et al. (2010), Pires et al.

(2011), Chang et al. (2012), Wang et al. (2013), Ionescu et al. (2013), Mavrotas et al.

(2013) e Fernández-Nava et al. (2014) apresentam um sistema logístico reverso do RSU

em que as atividades de triagem e destinação ocorrem tanto na geração quanto no centro

de triagem e/ou na estação de transferência.

Quando as atividades de triagem e destinação ocorrem de forma separada,

normalmente ocorrem em processos subsequentes, como apresentados por Taylan et al.

(2008), Galante et al. (2010), Huang et al. (2011), Komilis & Minoglou (2013) e Rocca

et al. (2014). Como exemplo, em Huang et al. (2011) a triagem ocorre na geração

através da coleta seletiva, porém todos os tipos de resíduos são encaminhados para a

estação de transferência sem distinção. A destinação para a valorização ocorre na

estação de transferência.

Além disso, em alguns países em desenvolvimento estas atividades podem ser

realizadas pelo setor informal, exclusivamente para a triagem e destinação de resíduos

recicláveis. Hui et al. (2006), Taylan et al. (2008), Dutta et al. (2009), Zhang et al.

28

(2010), Li et al. (2011_a) e Ravindra et al. (2015) apresentam este tipo de sistema, em

que estas atividades ocorrem na coleta porta-a-porta e/ou no ponto de entrega onde o

resíduo é consolidado. Talyan et al. (2008) ainda apresenta as atividades de triagem e

destinação de resíduos recicláveis nos lixões.

3.2.3 – Transporte

A atividade de transporte do resíduo pode ser classificada em dois tipos com

características distintas: transporte para coleta e transporte para transferência. O

transporte na atividade de coleta é a primeira etapa de movimentação do resíduo que se

origina nos geradores e se destina às atividades subsequentes, que podem ser em uma

planta intermediária, nas unidades de processamento ou para descarte. O transporte para

transferência do RSU ocorre após a primeira movimentação do resíduo na coleta

podendo ser de diversas origens para diversos destinos, sendo na planta intermediária,

planta de processamento e descarte.

O modelo de transporte da coleta é complexo e custoso, tendo a necessidade de

analisar a demanda de cada área e montar um roteiro de coleta para otimização do uso

dos veículos. As viaturas de coleta do resíduo domiciliar podem ser de dois tipos:

veículos equipados com ou sem equipamentos compactadores (IBAM, 2001). Os

veículos com equipamentos compactadores são os mais comuns na atividade de coleta e

dispõem de um compactador hidráulico que permite aumentar a quantidade de resíduos

coletados (EPA, 1995).

A escolha do tipo do veículo depende de como o sistema de coleta está

estruturado, ou seja, depende da quantidade de RSU gerado na região e das

características físicas da rota de coleta (IBAM, 2001; EPA, 1995).

Já quando há um entreposto, sendo este para o transbordo do resíduo para

consolidação ou uma unidade de processamento de resíduo, o modelo de transporte

apresenta características diferentes da coleta para o sistema de transporte a partir deste

ponto. A transferência do RSU destes pontos para a próxima destinação é realizada com

veículos de maior porte, cerca de 3 vezes maior do que o veículo de coleta, possuindo

carroceria de 45 m³ ou com fundo móvel (IBAM, 2001).

29

Segundo EPA (1995), mesmo na transferência pode ser utilizado semirreboque

com equipamentos compactadores. Este processo pode ser visto em Li´ao et al. (2009),

em que a planta intermediária apresentada no sistema é responsável pela atividade de

consolidação. Assim, o veículo com equipamento compactador é utilizado para redução

do volume de resíduo para o descarte no aterro sanitário.

O transporte de transferência do resíduo do entreposto para o local de descarte

não precisa ser necessariamente via modo rodoviário. Cidades como Nova York e

Seattle utilizam barcaças para transferência de RSU para os aterros sanitários (EPA,

1974). Além disso, nos EUA, cerca de 5% do volume de transferência de RSU são

realizados por ferrovias, ocorrendo nas cidades de Seattle, Washington, Portland,

Oregon e a região sudeste de Massachusetts.

3.2.4 – Processamento

A atividade de processamento consiste na valorização do RSU por meio de três

possíveis métodos: reciclagem, compostagem e combustão com recuperação energética.

A escolha de qual método a ser utilizado no sistema depende diretamente da

estruturação das atividades de triagem e destinação e do tipo de resíduo disponível.

A reciclagem consiste na valorização do resíduo por meio de reparo ou

tratamento para propósitos similares ao do produto de onde este material foi originado.

De acordo com EPA (1995), podem ser reciclados materiais do tipo papel e papelão,

metais em geral, vidro e plástico. A tecnologia, o processo a serem utilizados e a

exigência do mercado de destino são diferentes para cada tipo de material.

Já a compostagem é um processo controlado de decomposição biológica da

matéria orgânica presente no resíduo, no qual se utiliza micro-organismos existentes nos

resíduos em condições adequadas de aeração, umidade e temperatura. Esse processo

gera um produto biologicamente estável chamado composto orgânico, que podem servir

de fertilizantes para a produção agrícola. Para a inserção do resíduo neste processo

existe a necessidade de triagem dos resíduos orgânicos e de diminuição de

granulometria (SMA/CEA, 2011; EPA, 1995; EPA, 2011).

30

O método de combustão com recuperação energética, também conhecida como

processo waste-to-energy (WTE), iniciou-se nos EUA por volta de 1980. Antes disso, a

combustão tinha o objetivo simplesmente de redução de volume do resíduo para o envio

posterior ao aterro sanitário.

O processo WTE pode ocorrer de algumas formas: através da combustão direta,

que pode ser realizada pelo método de incineração, pirólise ou gaseificação, ou através

da utilização do resíduo como combustível sólido, também chamado de refuse derived

fuel (RDF), onde este combustível pode ser encaminhado para outras indústrias e

utilizado como substituto de um combustível fóssil (Cheng & Hu, 2010; EC, 2010;

ABRELPE & PLASTIVIDA, 2012; Oliveira & Rosa, 2003; McKay et al., 2004).

Os métodos de incineração, pirólise ou gaseificação, além da recuperação

energética, geram rejeitos como resultados do processo, havendo a necessidade de

transferência para descarte em aterros sanitários (Cheng & Hu, 2010; EPA, 1974; EC,

2010).

Apesar dos métodos de tratamento serem processos complementares e não

excludentes entre si, percebe-se que nem todos os sistemas logísticos reversos do RSU

apresentam estas três formas de processamento. Dentre os 43 artigos analisados, apenas

18 casos apresentam a estrutura de valorização integrada com a utilização dos três

métodos.

3.2.5 – Descarte

O descarte do RSU pode ocorrer de duas formas: descarte direto para aterros

sanitários ou o envio ao aterro sanitário após o processamento do resíduo. O envio do

resíduo diretamente ao aterro sanitário é a forma mais comum de disposição, com o

menor custo operacional e necessidade de capital, porém é a pior maneira sob a ótica

ambiental e de utilização do solo.

Existem duas formas de processamento com o objetivo de diminuição do volume

do resíduo para descarte: por meio de trituração e enfardamento ou pelo processo de

combustão sem recuperação energética, que tem a possibilidade de diminuição do

31

volume do resíduo em até 90%. Estes processos são benéficos sob a ótica da utilização

do solo, porém ainda há a necessidade de envio do rejeito ao aterro sanitário (EPA,

1974).

Entende-se que a utilização da combustão sem recuperação energética é um

método ultrapassado, levando em consideração a revisão bibliográfica realizada. Em

nenhum dos sistemas logísticos reversos analisados há a indicação deste método. Todos

os métodos de combustão analisados foram através da recuperação energética.

Todavia, EPA (1995) evidencia a possibilidade de coleta de gases nos aterros

sanitários como uma potencial fonte de energia. Hong-tao et al. (2007), Bovea et al.

(2010), Su et al. (2010) Chang et al. (2012), Fernández-Nava et al. (2014) e Chi et al.

(2014) apresentam sistemas logístico reversos do RSU com o descarte de resíduos e

rejeitos em aterros sanitários com recuperação energética.

No Brasil, existe a possibilidade de envio do resíduo para descarte em aterros

controlados e lixões. Os aterros controlados são locais que não possuem coleta e

tratamento do chorume, assim como drenagem e queima de biogás. Nos lixões o

lançamento do resíduo é feito a céu aberto com uma simples descarga ao solo, sem

nenhum tipo de proteção ao meio ambiente (ABRELPE, 2013; IBAM, 2001). Dutta et

al. (2009), Ravindra et al. (2015) e Talyan et al. (2008) também apresentam estudos de

casos na Índia, em que os sistemas apresentam o descarte em lixões.

Um dos grandes problemas ambientais causados pelo descarte dos resíduos em

aterros é a geração do metano, que tem potencial de aquecimento global 25 vezes mais

intenso se comparado ao dióxido de carbono. Ao mesmo tempo esta é uma prática onde

há a necessidade de grande área de uso do solo e pode resultar em problemas ambientais

de forma secundária, como contaminação de solo e de lençóis freáticos, poluição do ar,

além de servir como terreno fértil para pragas e doenças (Cheng & Hu, 2010; EC,

2010).

Além dos impactos ambientais do descarte, o histórico da evolução da gestão de

resíduos nos países desenvolvidos mostra uma tendência dos órgãos reguladores em

dificultar o envio do RSU aos aterros sanitários, fazendo com que diminua a quantidade

32

de aterros sem condições ambientais adequadas e aumente o valor da taxa de despejo do

resíduo nos aterros sanitários.

3.2.6 – Planta Intermediária

Em muitos casos o sistema logístico reverso do RSU estrutura-se com o apoio de

uma planta intermediária. Na Tabela 3.1 observam-se nomenclaturas e atividades

diversas que constituem esta facilidade.

A nomenclatura para definição desta planta não é concisa na literatura

acadêmica, podendo ser apresentada como estação de transferência, centro de triagem,

centro integrado de gestão do RSU e planta de produção do RDF. Além disso, as

atividades apresentadas não têm uma relação direta com nenhum tipo de nomenclatura

estabelecida. Dessa forma, utiliza-se neste trabalho a nomenclatura “estação de

transferência” para qualquer tipo de planta intermediária, com o intuito de

simplificação.

As atividades apresentadas na estação de transferência são: consolidação,

compactação, triagem, destinação, pré-tratamento para a atividade de processamento ou

descarte, secagem, diminuição de granulometria e produção de RDF. Estas atividades

apresentam-se de forma isolada ou integrada. Feo & Malvano (2009), Pires et al.

(2011), Komilis & Minoglou (2013) e Mavrotas et al. (2013), apresentam ainda o

processo de tratamento mecânico-biológico (TMB) como atividade na planta

intermediária.

Apesar das atividades diversas que são executadas por esta facilidade, entende-

se que todas as atividades são para consolidação ou para tratamento do resíduo para

envio à atividade subsequente, que pode ser uma planta de processamento ou de

descarte.

A necessidade de consolidação do RSU decorre do aumento da dificuldade de

instalações dos aterros sanitários e plantas de processamento perto dos grandes

geradores, por motivos sociais e econômicos. Com o aumento da distância entre o ponto

de coleta e de processamento ou descarte, são implantadas as estações de transferência

33

com o intuito de diminuir a improdutividade dos veículos de coleta (IBAM, 2001; EPA,

1995; SMA/CEA, 2011).

Observa-se que quanto maior é a quantidade de atividades realizadas na estação

de transferência, maior é a possibilidade de destinação do RSU para diversos métodos

de valorização. Dessa forma, a estação de transferência, além de proporcionar melhoria

no sistema através da otimização da atividade de coleta, pode apoiar também na

integração do sistema logístico reverso do RSU facilitando a utilização de diversos

métodos de valorização.

3.3 – Modelo conceitual do sistema logístico reverso do resíduo sólido urbano

A partir do detalhamento de cada atividade do sistema logístico reverso do RSU,

propõe-se um modelo conceitual apresentado na Figura 3.1, fundamentado

principalmente nos modelos de Erkut et al. (2008), Robba et al. (2008) e Roca et al.

(2014). Estes modelos foram selecionados por apresentarem um sistema mais integrado

em comparação aos demais, com a utilização dos três métodos de valorização -

reciclagem, compostagem e combustão com recuperação energética.

Este trabalho não tem como objetivo a otimização e reestruturação da atividade

de coleta do RSU como um todo. O processo que diz respeito à programação e

roteirização da coleta nos seus respectivos nós de geração não será considerado neste

trabalho. No entanto considera-se o segmento de transporte para destinação do resíduo

após o processo de coleta. Assim, define-se neste trabalho este processo como

“suprimentos”.

No processo de coleta seletiva os resíduos podem ser triados na forma de

recicláveis e não-recicláveis ou secos e úmidos, podendo ser destinados diretamente

para a unidade de reciclagem (resíduos recicláveis) e para a unidade de compostagem

(resíduos úmidos). Os demais resíduos são encaminhados para a estação de

transferência ou para descarte. No processo de coleta indiferenciada o RSU pode passar

pela estação de transferência com o intuito de triagem e destinação ou encaminhados

diretamente para o descarte no aterro sanitário.

34

Figura 3.1: Modelo Conceitual do Sistema Logístico Reverso do RSU. Fonte: Adaptados de Erkut et al.

(2008); Robba et al. (2008); Roca et al. (2014).

As atividades de triagem e destinação são representadas na Figura 3.1 nas

facilidades onde estas podem ser executadas, em que podem ocorrer tanto na coleta

quanto na estação de transferência.

A estação de transferência, neste caso, está estruturada para a realização das

atividades de forma mais integrada possível, com as atividades de consolidação,

triagem, diminuição de granulometria, produção de RDF e destinação para os

respectivos métodos de valorização.

A utilização de todos os métodos da hierarquia em uma mesma estrutura de

sistema é possível e recomendável para a gestão integrada do resíduo. Na UE pratica-se

esta hierarquia há mais de 30 anos e os países que mais reduziram eficazmente a

dependência do aterro sanitário tem alcançado esta meta combinando os processos de

reciclagem, compostagem e combustão com recuperação energética (ABRELPE &

PLASTIVIDA, 2012).

Assim, o processamento está sendo representado na Figura 3.1 por todos os

métodos de valorizações. No caso da combustão com recuperação energética, apresenta-

35

se a usina específica para este processo e as indústrias com possibilidade de combustão

do RDF.

Nos métodos de processamento e valorização do RSU são gerados rejeitos que

devem ser descartados de forma adequada em aterros sanitários, assim como na estação

de transferência há a geração de rejeito, que são resíduos depois de esgotadas todas as

possibilidades de tratamento, triagem e destinação para valorização.

A atividade de transporte é representada pelas setas na Figura 3.1, em que são

classificadas pelos tipos de resíduos e suas destinações. Neste caso, apresenta-se apenas

o transporte para a transferência de resíduos. Já na atividade de descarte, foi

considerado apenas o uso do aterro sanitário, pois o processo de combustão sem

recuperação energética mostrou-se um método obsoleto para a atividade de descarte.

A elaboração e detalhamento do modelo conceitual do sistema logístico reverso

do RSU também pode ser observada em Akasaka & D’Agosto (2015). A partir desta

definição, na próxima seção almeja-se adaptar o modelo focando o sistema para a

destinação do resíduo ao coprocessamento.

3.4 – Modelo conceitual do sistema logístico reverso do resíduo sólido urbano

para coprocessamento

Para a utilização do RSU como combustível alternativo, em um processo de

combustão não é possível encaminhá-lo para os fornos industriais diretamente da forma

como é coletado após o descarte. É necessário passar por um processo de tratamento

para transformá-lo em um RDF.

O RDF consiste no RSU tratado após a retirada de materiais como vidro,

materiais ferrosos, areia e outros materiais não combustíveis. Além da atividade de

triagem, necessita-se também da diminuição de volume de forma mais específica, com a

granulometria nominal máxima do resíduo entre 10 a 15 centímetros (EPA, 1995;

Cheng & Hu, 2010; EC, 2010; ABRELPE & PLASTIVIDA, 2012).

36

O RDF, além de ser utilizado como combustível alternativo nos processos de

combustão direta ou no coprocessamento, pode também ser encaminhado para os

aterros quando não há a oportunidade de combustão, já que o resíduo se encontra em

um estado volumétrico menor e com todos os resíduos recicláveis triados (Robba et al.,

2004).

No coprocessamento o RDF é utilizado de forma complementar ao combustível

fóssil. De acordo com Brizio & Genon (2008), a proporção de utilização dos resíduos

no coprocessamento pode ser diferente dependendo das condições técnicas do forno

e/ou legislação do país, variando de 2% na Espanha a 5% da Itália, ou chegando até a

30% na Alemanha e 72% na Holanda.

Ao tratar sobre à questão ambiental, a substituição do combustível fóssil (CF)

pelo RFD tem um resultado positivo em relação à emissão de gases do efeito estufa

(GEE), chegando a redução de 1,61 kg de dióxido de carbono por kg de RDF utilizado

comparado com a utilização do carvão mineral. Entretanto, dependendo da composição

do RSU e da característica do forno, é possível emitir maior quantidade de metais

pesados no gás proveniente da queima do RDF em comparação ao do combustível fóssil

(Brizio & Genon, 2008).

Dentre os artigos analisados na revisão bibliográfica, sete apresentam sistemas

com a produção de RDF. Quatro artigos evidenciam o processamento por meio da

planta TMB - Feo & Malvano (2009); Pires et al. (2011); Komilis & Minoglou, (2013)

e Mavrotas et al. (2013). Dois artigos descrevem o processo da planta TMB, porém sem

denominação do mesmo - Robba et al. (2008); Ravindra et al. (2015). E em Erkut et al.

(2008), analisa-se o sistema com a produção de RDF, porém sem especificar e nem

detalhar o processo. Assim, entende-se que a planta TMB parece possui o processo mais

comum de transformação do RSU em RDF.

O processo de TMB consiste na triagem de resíduos através de processos físicos,

como a utilização de eletroímã e corrente de ar. Após este processo o resíduo passa por

um processo de picagem e peneiramento. A fração mais fina do composto pode ser

tratada em usinas de compostagem para a geração de um produto com potencial

fertilizante. A fração mais grossa do composto se torna um material com alto poder

37

calorífico para substituição energética, podendo ser utilizada no método de combustão

com recuperação energética (Robba et al., 2004; Stehlík et al., 2012; FEAM, 2010).

Dessa forma, levando em consideração o modelo conceitual do sistema logístico

reverso do RSU apresentado na Figura 3.1, elabora-se o sistema onde o RSU é

destinado ao coprocessamento como alternativa WTE, exposto na Figura 3.2.

Uma diferença da proposta apresentada na Figura 3.1 para o modelo apresentado

na Figura 3.2 é a definição da planta intermediária como planta TMB, que antes estava

representada como estação de transferência de forma genérica. Além disso, a planta

TMB direciona o método de valorização dos resíduos para combustão com recuperação

energética para o coprocessamento em outras indústrias diversas, eliminando a

possibilidade de destinação para as demais usinas de combustão.

Figura 3.2: Modelo Conceitual do Sistema Logístico Reverso do RSU para Coprocessamento.

Fonte: Adaptados de Erkut et al. (2008); Robba et al. (2008); Roca et al. (2014).

A partir deste modelo dar-se-á continuidade ao trabalho utilizando-o como base

para a estruturação do modelo matemático de otimização do sistema logístico reverso

para a inserção do coprocessamento na gestão do RSU existente, que será elaborado no

próximo capítulo desta dissertação.

38

4 – MODELO MATEMÁTICO PARA ESTRUTURAÇÃO DO

SISTEMA LOGÍSTICO REVERSO DO RESÍDUO SÓLIDO

URBANO PARA COPROCESSAMENTO

A partir do estabelecimento do modelo conceitual do sistema logístico reverso

do RSU para coprocessamento, percebe-se a necessidade de uma planta intermediária,

no caso, a planta TMB, para a viabilização do processo. Dessa forma, entende-se que o

modelo de otimização para a estruturação deste sistema requer a definição da

localização desta planta, assim como a alocação da oferta do RSU. Para tanto, avalia-se

a seguir os métodos matemáticos encontrados na literatura para suportar o

desenvolvimento do modelo a ser utilizado neste trabalho.

Este capítulo divide-se em quatro seções. As Seções 4.1 e 4.2 apresentam a

revisão bibliográfica e resultado do estudo, respectivamente. A partir da análise dos

resultados das seções anteriores, nas Seções 4.3 e 4.4 elaboram-se o modelo matemático

a ser utilizado nesta dissertação, como contribuição principal deste capítulo.

4.1 – Revisão bibliográfica

Este capítulo tem como objetivo definir o modelo matemático para otimização e

estruturação do sistema logístico reverso do RSU para coprocessamento. No entanto,

apresenta-se na literatura variados tipos de ferramentas e métodos de suporte à tomada

de decisão para a estruturação deste tipo de sistema.

Para tanto, utiliza-se a revisão bibliográfica narrativa para avaliar os métodos

utilizados na literatura para a resolução de problemas similares, e assim apoiar no

desenvolvimento do modelo apropriado para a resolução do problema desta dissertação.

Os 33 artigos acadêmicos encontrados que estruturam este tipo de sistema estão

sintetizados na Tabela 4.1, descrevendo as suas funções objetivo, parâmetros de decisão

e os tipos de métodos matemáticos utilizados. Apresenta-se também na tabela os artigos

classificados pelo tipo de análise, utilizando as mesmas categorias na revisão

39

bibliográfica realizada por Morrissey & Browne (2004): cost-benefit analysis (CBA),

tomada de decisão multicritério e life cycle assessment (LCA).

Quando a análise é relacionada a tomada de decisão multicritério, classifica-se

também como um problema de tomada de decisão multiobjetivo (sigla em inglês

MODM - multi-objective decision making) ou problema de tomada de decisão

multiatributo (sigla em inglês MADM - multi-attribute decision making).

40

Tabela 4.1: Modelo Matemático do Sistema Logístico Reverso do RSU.

País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/

MADM Função Objetivo Parâmetros de Decisão Método Matemático Observação

Estados

Unidos

Chang &

Davila (2007)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do custo - Custo de transporte

- Custo de investimento

- Custo operacional

- Custo de descarte

- Renda na venda de

energia

Minimax regret integer

programming model

Análise de 2 cenários futuros:

- Aumento do valor do diesel;

- Fechamento de um dos

aterros sanitários.

Utilização do solver LINDO.

Período de análise de 4 anos.

China

Hong-tao et

al. (2007)

Tomada de

decisão

multicritério

MADM

Minimização do custo - Custo operacional

- Custo de transporte

- Renda na venda de

energia

Monte-Carlo model:

- analytic utility process

- analytic hierarchy

process

- analytic uncertainty

process

- analytic information

integration process

Simulação de três cenários:

- Cenário com condições

normais;

- Cenário com alto valor de

descarte;

- Cenário com coleta seletiva.

Minimização do

impacto ambiental

- Tratamento de

lixiviados

- Elementos CHONS

Canadá Yeomans

(2007)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do custo - Custo de transporte

- Custo operacional

- Renda na venda de

energia e recicláveis

Grey programming

Evolutionary simulation-

optimization

Grécia Erkut et al.

(2008)

Tomada de

decisão

multicritério

MODM Minimização do custo - Custo de transporte


- Custo operacional

Programação linear inteira

mista

MiniMax lexicográfico

Utilização do solver CPLEX

8.1.

Minimização da

emissão de gases de

efeito estufa (GEE)

- Emissão de CO2, CH4,

N2O, CFCs das plantas de

processamento

Minimização do

descarte

- Quantidade de resíduo

para descarte no aterro

sanitário

Maximização do

processamento

- Quantidade de resíduos

para processamento

Maximização da

recuperação

energética


para recuperação

energética

41

Tabela 4.1 - Continuação: Modelo Matemático do Sistema Logístico Reverso do RSU.

País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/


Canadá Li et al.

(2008)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo


- Custo operacional

- Renda na venda de

composto orgânico

(CORG) e resíduos

recicláveis

- Custo de descarte

Integrated two-stage

optimization model:

- Two-stage stochatical

programming

- Interval mathematical

programming

- Integer programming

Período de análise: 25 anos.

Itália

Robba et al.

(2008)

Tomada de

decisão

multicritério

MODM

Minimização do

custo

- Custo da reciclagem

- Custo de manutenção

- Renda na venda de

RDF e energia

Nonlinear optimization

model

Reference point method

Utilização do solver LINGO.

Minimização do

resíduo não reciclável


não recicláveis

Minimização do

descarte

- Quantidade de resíduo

para descarte no aterro

Minimização do

impacto ambiental

- Emissão de gases pela

planta de combustão

China

Su et al.

(2008)

Tomada de

decisão

multicritério

MODM

Minimização do

custo


- Custo operacional

Interval-parameter linear

dynamic programming

e-constraint method

Utilização do solver LINGO.


Minimização do

impacto ambiental

- Custo do tratamento

de: de lixiviados, gases e

cinzas na combustão

Croácia Vego et al.

(2008)

Tomada de

decisão

multicritério

MADM Ecológico - Relacionado à

distância

- Relacionado à

localização

PROMETHEE method

GAIA method

Econômico - Custo de investimento

- Custo operacional

Social - Relacionado à

localização

Funcional - Viabilidade geral

- Recursos existentes

42


País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/


Itália Feo &

Malvano

(2009)

Life cycle

assessment

(LCA)

- Impacto ambiental - Consumo de energia

renovável (RENOV) e

não-RENOV

- Consumo de água

- Extração de minerais

- Emissão de GEE

- Acidificação

- Eutroficação

- Resíduos perigosos e

não-perigosos

Life cycle assessment

China Huang et al.

(2009_a)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo

- Custo operacional


- Renda na venda de

energia

Inexact chance-

constrained linear

programming model

Stochastic robust chance-

constrained programming

Comparação de dois

métodos: ICCLP e SRCCP.


China Huang et al.

(2009_b)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo


- Custo operacional

- Renda na venda de

energia e CORG

Interval-parameter two-

stage chance-constraint

mixed integer linear

programming

Avaliação de três cenários:

- Expansão das plantas;

- Extensão da vida útil

(EVU) do aterro em 3 anos;

- EVU do aterro em 8 anos.


Espanha Aragónes-

Beltrán et al.

(2010)

Tomada de

decisão

multicritério

MADM Minimização do risco

de inundação

- Risco de inundação por

localização

Analytic Hierarchic

Process (AHP)

Analytic Network Process

(ANP)

Utilização do aplicativo

Super Decisions v1.6.0. e

Superdecisions-Q. Maximização das

distâncias

Distância das:

- plantas as cidades

- plantas as áreas

protegidas

Minimização das

distâncias

- plantas as rodovias

- plantas aos parques

industriais

Planos de uso do solo - De acordo com o plano

de uso do solo

43


País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/


Espanha Bovea et al.

(2010)

Life cycle

assessment

(LCA)

- Impacto ambiental - Impacto pelo uso de

sacos e vasilhas na coleta

- Consumo de energia

- Consumo de

combustível (COMB)


Life cycle inventory


SimaPro7.

Itália Galante et al.

(2010)

Tomada de

decisão

multicritério

MODM Minimização do

custo


- Custo operacional

da estação de

transferência


Programação linear inteira

mista

Fuzzy Procedure

Goal programming

Weighted sum method


8.0 e do ARCmap 8.1.

Minimização do

impacto ambiental

- Consumo de COMB

- Custo do COMB

China Huang et al.

(2010)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo


- Custo operacional

- Renda na venda de

energia e CORG

Inexact two-stage chance-

constrained linear

programming

Interval quadratic

programming


China Su et al.

(2010)

Tomada de

decisão

multicritério

MODM

e

MADM

Minimização do

custo

- Custo operacional


- Custo de expansão

- Renda na venda de

energia e CORG

Inexact chance-

constrained mixed-integer

linear programming

Fuzzy decision model

Weighted sum method

Weighted product method

TOPSIS

Análise de três cenários:

- Situação atual;

- Balanço entre situação

atual e cenário de longo prazo

(LP) com taxa média de

processamento;

- Planejamento de LP com

taxa alta de processamento.

Comparação entre os

métodos de SWA, WP e

TOPSIS.


Maximização da vida

útil do aterro

- Vida útil (VU) do

aterro

Maximização de

resíduos valorizados

- QTD de resíduo

valorizados na

compostagem e RE

Maximização da

satisfação do público

- Nível de satisfação do

público

China Chen & Li

(2011)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo


- Custo operacional

- Renda na venda de

CORG

Fuzzy-stochastic-interval

linear programming

method

Nguyen’s method


44


País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/



(2011)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo

- Custo do estoque


- Custo de descarte

Piecewise interval linear

programming

Canadá Huang & Zhu

(2011)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo

- Custo operacional


- Renda na venda de CORG e

resíduo reciclável

Stochastic linear fractional

programming

Período de análise: 15

anos.

China Li et al.

(2011_a)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo


- Custo operacional


- Renda na venda de CORG e

energia

Two-stage support-vector-

regression optimization

model:

- Support-vector-regression

model

- Interval-parameter mixed

integer linear programming


anos.

China Li et al.

(2011_b)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo



- Custo operacional

- Renda na venda de energia e


Interval e parameter

programming

Minimaxeregret analysis


anos.

Portugal Pires et al.

(2011)

Tomada de

decisão

multicritério

MADM Ambiental - Acidificação

- Eutroficação

- Emissão de GEE

- Oxidação fotoquímica


Analytic hierarchy process

(AHP)

Technique for order

performance by similarity to

ideal solution (TOPSIS)

Técnico - VU do aterro sanitário

Custo - Custo de investimento

- Custo operacional

- Renda da venda de

recicláveis, energia e CORG


Social - Odor

- Taxa paga pela população

- Eficiência econômica

45


País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/


Estados

Unidos

Chang et al.

(2012)

Tomada de

decisão

multicritério

Life cycle

assessment

(LCA)


custo


- Custo operacional

Programação linear

Compromise-programming

model


Avaliação em 5 cenários:

- Minimização do custo;

- Minimização do benefício

econômico;

- Minimização de GEE;


econômico e GEE;


econômico pela regulação

ambiental de carbono.

Utilização do solver GaBi e

LINGO.

Maximização do

benefício econômico

- Renda na venda de resíduo

recicláveis e energia

- Tarifa para coleta de

resíduo

- Custo operacional e de

transporte para envio dos

recicláveis valorizados para

o mercado consumidor

Minimização de GEE - Emissão no transporte

- Emissão nas plantas

China Lu et al.

(2012)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo


- Custo operacional

- Custo de expansão das

plantas

- Renda na venda energia

Inexact two-phase fuzzy

programming

Mixed-integer

programming and interval-

parameter programming



(2012)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo


- Custo operacional

- Renda na venda energia e

CORG

- Custo para expansão das

plantas

Interval-valued fuzzy-

stochastic programming

Infinite α-cuts method


Índia Srivastava &

Nema (2012)

Tomada de

decisão

multicritério


custo


- Custo operacional


Fuzzy parametric

programming model

Weighted sum method


Avaliação em 3 cenários:

- 100% do peso no custo

- 50% no custo e 50% no

risco ambiental

- 100% no risco ambiental

Minimização do

impacto ambiental

- Emissão de gases

- Emissão de lixiviados

Grécia Komilis &

Minoglou

(2013)

Tomada de

decisão

multicritério


custo

- Custo operacional


Non-linear mathematical

model

e-constraint method

Utilização do solver

OptQuest.

Minimização da

emissão de GEE

- Emissão nas plantas

46


País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/


Estados

Unidos

Levis et al.

(2013)

Tomada de

decisão

multicritério

Life cycle

assessment

(LCA)

-

Minimização do

custo


- Custo operacional

Non-linear optimization

model



Minimização do

impacto ambiental

- Emissão de gases

- Consumo de COMB


elétrica

Grécia Mavrotas et

al. (2013)

Tomada de

decisão

multicritério


custo

- Custo operacional da

coleta PEV


- Custo operacional

- Renda na venda de resíduo

recicláveis e energia

Mixed integer linear

programming model

e-constraint method

Avaliação em 4 cenários com

melhoria progressiva no

processo de valorização do

resíduo.


Utilização do solver GAMS.


12.2. Minimização do

impacto ambiental

- Emissão de GEE (CO2,

CH4, N2O)

- Emissão de poluentes

(NH3, PM10, SOx, NOx,

NMVOC)

China Zhang &

Huang (2013)

Tomada de

decisão

multicritério


custo


- Custo operacional

- Renda na venda de energia


Dynamic stochastic

possibilistic multiobjective

programming (DSPMP)

e-constraint method


Avaliação em três cenários:

- Considerando as duas

funções objetivo;

- Considerando apenas a

função de custo incluindo a

função de emissão do GEE

como restrição com os

limites de cada planta;

- Considerando apenas a

função de custo.

Minimização da

emissão de GEE

- Emissão de GEE nas

plantas

Espanha Fernández-

Nava et al.

(2014)

Life cycle

assessment

(LCA)

- Impacto ambiental - Consumo de energia

- Consumo de COMB

- Consumo de água

- Consumo de químicos

- Emissão de biogás

Life cycle assessment Análise de 5 cenários.


SimaPro.

47


País Referência

Bibliográfica

Tipo de

Análise

MODM/


China Chi et al.

(2014)

Tomada de

decisão

multicritério

Life cycle

assessment

(LCA)

MADM Eficiência energética - Consumo de energia



Life cycle cost

TOPSIS

AHP



GaBi.

Impacto ambiental - Consumo de combustível

fóssil

- Uso do solo

- Acidificação

- Ecotoxicity

- GEE

- Organic and inorganic

respiratory

Econômico - Custo de investimento

- Custo operacional


China Zhang et al.

(2014)

Cost-benefit

analysis

(CBA)

- Minimização do

custo

- Custo operacional

- Custo de descarte


- Custo de armazenamento

Stochastic programming

method

Linear chance-constrained

programming model

LEGENDA: RENOV – Renovável; GEE – Gases de efeito estufa; EVU – Extensão da vida útil; VU – Vida útil; COMB – Combustível; CORG – Composto orgânico; PEV –

Ponto de entrega voluntário; QTD – Quantidade; RE – Recuperação energética; LP – Longo prazo.


48

4.2 – Modelos matemáticos para a estruturação do sistema logístico reverso do

resíduo sólido urbano

A partir da revisão bibliográfica avalia-se os tipos de análises realizados na

literatura para a estruturação do sistema logístico reverso do RSU, e assim define-se o

tipo de análise mais adequado para este estudo. Além disso, avalia-se os parâmetros de

decisão, funções objetivo e métodos matemáticos utilizados para a resolução do

problema que nortearão o modelo matemático a ser desenvolvido.

Os 33 artigos avaliados foram classificados em três tipos de análises, no qual 14

artigos utilizam o CBA como método de análise, 13 apresentam análises de tomada de

decisão multicritério, 3 artigos apresentam LCA, e 3 integram a tomada de decisão

multicritério com o LCA.

O CBA é um modelo que transforma todos os parâmetros de decisão em termos

monetários, os benefícios sendo os efeitos positivos, e os custos como os efeitos

negativos. Apesar da ocorrência mais frequente desta análise na revisão bibliográfica

realizada por meio de diferentes métodos matemáticos, Morrissey & Browne (2004)

indicam que o CBA não é o tipo de análise mais adequado para decisões que envolvem

interesses de diferentes grupos e objetivos diversos, como na gestão do RSU.

O LCA é uma técnica de análise de potenciais impactos ambientais associados a

um produto, processo ou atividade, identificando, quantificando e avaliando todos os

recursos utilizados, bem como todas as emissões e resíduos liberados (Feo & Malvano,

2009). Estudos recentes apresentam o LCA integrado a tomada de decisão multicritério,

normalmente associando parâmetros ambientais e econômicos, como em Chang et al.

(2012), Levis et al. (2013) e Chi et al. (2014).

Já a análise de tomada de decisão multicritério é utilizada para a tomada de

decisões com parâmetros diversos que levam em consideração diferentes categorias de

critérios, conflitantes ou não, e dependendo do método utilizado podendo incorporar

parâmetros quantitativos e qualitativos (Morrissey & Browne, 2004).

49

Para que a solução apresentada para a gestão de RSU seja ambientalmente e

socialmente sustentável e em prol da sociedade presente e futura, entende-se que a

estruturação desse sistema deve considerar não apenas questões relacionadas à

viabilidade econômica, cabendo também a integração de parâmetros ambientais e/ou

sociais para a tomada de decisão.

Além disso, tendo em vista a necessidade de resolução do problema de

localização-alocação da planta TMB para a estruturação deste sistema, a tomada de

decisão multicritério parece ser o método de análise que melhor se encaixa neste estudo.

Os demais tipos de análise – CBA e LCA – não solucionam o objetivo deste trabalho.

4.2.1 – Problema de decisão multicritério

De acordo com Farahani et al. (2010), o problema de tomada de decisão

multicritério pode ser de dois tipos: problema de tomada de decisão multiobjetivo

(MODM) e problema de tomada de decisão multiatributo (MADM).

O MADM possui um número limitado de alternativas ou cenários pré-

determinados em que cada uma apresenta um nível específico de alcance do objetivo,

sendo o resultado a escolha da melhor alternativa entre elas. Esta lógica pode ser

observada nos trabalhos de Hong-tao et al. (2007), Vego et al. (2008), Aragónes-

Beltrán et al. (2010), Su et al. (2010), Pires et al. (2011) e Chi et al. (2014).

Já o MODM desenha a melhor alternativa considerando várias interações dentre

as restrições que mais satisfazem o conjunto de objetivos. Modelos com abordagem

exata como de Erkut et al. (2008), Robba et al. (2008), Su et al. (2008), Galante et al.

(2010), Su et al. (2010), Srivastava & Nema (2012), Komilis & Minoglou (2013),

Mavrotas et al. (2013) Zhang & Huang (2013) são exemplos para a estruturação do

sistema logístico reverso do RSU. O problema de localização-alocação deste trabalho

será definido através do MODM, em que as definições dos múltiplos objetivos

apresentam-se na próxima subseção.

Um problema multiobjetivo divide-se em duas etapas: a busca de solução

realizada pelo método escolhido e a tomada de decisão da solução preferida, que se

50

necessita do apoio do agente decisor. A primeira etapa corresponde à busca de soluções

na região factível em direção à fronteira de Pareto, e a segunda etapa corresponde a

alocação do critério de preferência para determinar qual das opções dentro do conjunto

Pareto ótimo deve ser eleita para ser implantada (Garcia, 2005 e Farahani et al., 2010).

Na Tabela 4.2 apresentam-se os artigos encontrados na revisão bibliográfica que

utilizam a tomada de decisão multiobjetivo com a discriminação das duas etapas do

problema.

Tabela 4.2: Métodos Utilizados no Problema de Decisão Multiobjetivo (MODM).

Referência

Bibliográfica

Método de Busca da

Solução

Método de Tomada de

Decisão da Solução

Preferida

Métodos

Utilizados para

outras Análises

Erkut et al. (2008) Programação linear inteira

mista MiniMax lexicográfico

Robba et al. (2008) Nonlinear optimization

model Reference point method

Su et al. (2008) Interval-parameter linear

dynamic programming e-constraint method

Galante et al. (2010) Programação linear inteira

mista

Goal programming Fuzzy procedure

Weighted sum method

Su et al. (2010)

Inexact chance-constrained

mixed-integer linear

programming

Weighted sum method Fuzzy decision

model

Weighted product

method TOPSIS

Srivastava & Nema

(2012)

Fuzzy parametric

programming model Weighted sum method

Komilis & Minoglou

(2013)

Non-linear matehmatica

model e-constraint method

Mavrotas et al. (2013) Programação linear inteira

mista e-constraint method

Zhang & Huang (2013)

Dynamic stochastic

possibilistic multiobjective

programming

e-constraint method


Os métodos de busca das soluções são baseados em programação linear e não

linear, com diversas possibilidades de variações dependendo da decisão a ser tomada.

Para a tomada de decisão sobre o problema de localização-alocação, o método mais

utilizado é baseado na programação linear inteira mista (PLIM) em que se caracteriza

por ter variáveis de decisão com valores inteiros e contínuos.

Os valores inteiros representam a decisão binária que se restringem aos valores

de 0 ou 1, no qual 0 significa fechamento de uma facilidade e 1 a abertura de uma

facilidade. Os valores contínuos representam os volumes de cada fluxo otimizado.

51

Os métodos para a tomada de decisão da solução preferida podem ser de

diversos tipos. Na revisão bibliográfica apresentam-se os seguintes: MiniMax

lexicográfico, reference point method, e-constraint method, goal programming,

weighted sum method e weighted product method.

O método minimax lexicográfico, também denominado como nucleolus of a

matrix game e rank order goal programming (Erkut et al., 2008; Galante et al., 2010),

minimiza a máxima distância, como no método minimax clássico, porém continua

minimizando a segunda maior distância, a terceira e assim por diante, podendo

hierarquizar cada ponto candidato. No entanto, esta abordagem apenas é válida quando

o sistema apresenta muitos pontos fora da curva em relação a distância média dos

pontos. Para a resolução de um problema com características diferentes desta o método

minimax lexicográfico é um método muito complexo e, outros métodos mais simples

poderiam ser utilizados (Ogryczak, 1997).

O reference method point é uma técnica interativa onde a solução é obtida

levando em consideração modificações progressivas do tomador de decisão. De acordo

com Robba et al. (2008), é uma técnica que depende bastante do tomador de decisão e

para um problema com múltiplos decisores não seria a melhor a ser utilizada.

Os métodos weighted sum e weighted product transformam o problema

multiobjetivo em mono-objetivo através da alocação de peso a cada função objetivo,

representando a importância relativa dos objetivos (Su et al., 2010 e Deb, 2001). A

desvantagem deste método é a limitação da não geração de todas as soluções do

conjunto Pareto ótimo quando o espaço objetivo não for convexo (Deb, 2001).

Por fim, o método e-constraint, que se apresenta em maior quantidade na

literatura, transforma as funções objetivo em restrições com valores específicos (e),

mantendo apenas uma função objetivo que representa maior importância. As funções

objetivo que se tornaram valores de restrições limitam o espaço objetivo factível. Esta

técnica permite gerar o conjunto Pareto ótimo mesmo em espaço objetivo não convexo.

A desvantagem neste método é a grande dependência do resultado na escolha dos

valores das restrições das funções objetivo, ou seja, dos limitantes. Dessa forma, os

52

limitantes devem ser escolhidos de modo que fique entre os valores mínimos e máximos

de cada função objetivo (Deb, 2001).

Ainda, alguns artigos incluem outras análises paralelas além do objetivo

principal de estruturação do sistema. Galante et al. (2010) além de definir a localização

e alocação das plantas intermediárias e suas respectivas capacidades, faz a seleção e

diminuição da quantidade das localidades candidatas utilizando fuzzy procedure. Su et

al. (2010) utiliza o modelo fuzzy para transformação de parâmetros qualitativos em

quantitativas e assim comparar os resultados dos métodos MODM – weighted sum e

weighted product - e MADM – método TOPSIS.

Na estruturação do sistema logístico reverso do RSU sendo um objeto de estudo

que envolve múltiplos decisores e tendo que atender a objetivos com enfoque diversos,

pode ser útil optar por um método de solução com menos interação possível de um

tomador de decisão, que pode ser tendenciosa e subjetiva. Dessa forma, o problema de

localização-alocação de facilidade multiobjetivo deste trabalho será solucionado pela

programação linear inteira mista e método e-constraint, em que as funções objetivas e

os parâmetros de decisão serão definidos na próxima subseção.

4.2.2 – Função objetivo e parâmetro de decisão

Após a definição dos métodos a serem utilizados para a resolução do problema,

esta subseção apresenta e analisa as funções objetivo e os parâmetros de decisão

apresentados na revisão bibliográfica, que estão organizados na Tabela 4.3.

Percebe-se que as funções relacionadas à minimização de custo e maximização

dos benefícios são as que aparecem de forma predominante, seguido das funções

objetivo que buscam minimizar os impactos ambientais, destacando os parâmetros de

emissão de GEE e consumo de energia, sendo o consumo de combustível uma das suas

formas.

A decisão sobre a valorização do resíduo e o descarte no aterro sanitário vem

como a terceira função objetivo mais utilizada podendo ser definidas também como

maximização dos resíduos processados, minimização do descarte ou maximização da

53

vida útil do aterro sanitário. Além disso, são abordados também parâmetros sociais e os

funcionais ou técnicos, porém de forma menos recorrente na literatura.

Tabela 4.3: Relação das Funções Objetivo e Parâmetros de Decisão.

Funções Objetivo Parâmetros de Decisão Artigos

Relacionados

Minimização de custo e

Maximização dos benefícios Custo operacional 29

Custo de transporte 24

Renda na venda de resíduos

processados e energia 21

Custo de investimento 15

Custo de descarte 4

Outros parâmetros econômicos 5

Minimização do impacto

ambiental Emissão de GEE 13

Consumo de energia 6

Consumo de combustível 5

Problemas relacionados à

localização 3

Acidificação 3

Emissão de lixiviados 3

Consumo de água 2

Outros parâmetros ambientais 13

Maximização dos resíduos

valorizados, Maximização da

vida útil dos aterros e

Minimização do descarte1

Quantidade de resíduos

valorizados 4

Quantidade de resíduos para

descarte 4

Maximização ou minimização

dos parâmetros funcionais Parâmetros funcionais2 6

Minimização do impacto social Uso do solo 2

Outros parâmetros sociais3 4

Nota1: O parâmetro de decisão de “quantidade de resíduos para descarte” é relacionado as funções

objetivo de “minimização do descarte” e “maximização da vida útil dos aterros”.

Nota2: Recursos existentes e viabilidade geral.

Nota3: Taxa paga pela população, odor, nível de satisfação da população e problemas relacionados à

localização.


Para a resolução do problema deste trabalho utilizam-se as quatro principais

funções objetivo apresentados na literatura e os respectivos parâmetros de maior

representatividade. Assim sendo, este trabalho considera as seguintes funções objetivo:

Minimização de custo integrando os parâmetros de custo de transporte,

custo de investimento e operacional da planta TMB, custo de descarte e o

valor do CF a ser substituído pelo RDF;

Minimização da emissão de GEE que integra os parâmetros de emissão

na atividade de transporte, no aterro sanitário e na indústria que utilizará

o RDF;

54

Minimização do consumo de energia/combustível proveniente do CF na

atividade de transporte e na indústria; e

Minimização do descarte de RSU no aterro sanitário.

Desta forma, a partir da definição do método de resolução do problema e das

funções objetivo e seus respectivos parâmetros, formula-se a seguir o modelo

matemático do problema.

4.3 – Formulação do modelo matemático para inclusão do coprocessamento

Nesta seção formula-se o modelo matemático do sistema logístico reverso do

RSU para coprocessamento que contempla as quatro funções objetivo que tem como

parâmetros aspectos econômicos e ambientais.

4.3.1 – Funções objetivo

As funções objetivo deste trabalho estão representadas abaixo.

Função Multiobjetivo:

𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑖𝑧𝑎𝑟 𝐹 = (

𝐹1

𝐹2

𝐹3

𝐹4

) (4.1)

Sendo:

𝐹1 = 𝐶𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝐶𝐼 + 𝐶𝑂𝑝𝑒𝑟 + 𝐶𝐷𝑎𝑡 − 𝑉𝐶𝑓 (4.1a)

𝐹2 = 𝐺𝐸𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝐺𝐸𝐸𝐴𝑡𝑒𝑟 − 𝐺𝐸𝐸𝐼𝑛𝑑 (4.1b)

𝐹3 = 𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 − 𝐸𝐼𝑛𝑑 (4.1c)

𝐹4 = 𝐷𝑒𝑠𝐴𝑡𝑒𝑟 (4.1d)

A primeira função objetivo (4.1a) consiste nos parâmetros econômicos, que

contemplam os parâmetros de custo de transporte (𝐶𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠), custo de investimento na

planta TMB (𝐶𝐼), custo operacional da planta TMB (𝐶𝑂𝑝𝑒𝑟), custo de descarte no

aterro sanitário (𝐶𝐷𝑎𝑡) e o valor do combustível fóssil (𝑉𝐶𝑓), sendo o valor do CF

55

correspondente ao valor de ganho pela sua substituição. Dessa forma, este custo será

subtraído da equação da função objetivo.

As três seguintes funções objetivos (4.1b, 4.1c e 4.1d) representam a abordagem

ambiental. A segunda função objetivo (4.1b) refere-se à emissão de GEE no transporte

(𝐺𝐸𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠), no descarte (𝐺𝐸𝐸𝐴𝑡𝑒𝑟) e na indústria (𝐺𝐸𝐸𝐼𝑛𝑑). O 𝐺𝐸𝐸𝐼𝑛𝑑

corresponde a emissão do GEE não produzida pelo CF com a substituição pelo RDF,

entrando de forma a subtrair na equação da função objetivo.

A terceira função (4.1c) contempla o consumo energético do combustível fóssil

na atividade de transporte (𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠) e a diminuição de consumo deste recurso na

indústria (𝐸𝐼𝑛𝑑), subtraindo na equação da função objetivo.

A quarta e última função objetivo (4.1d) representa a quantidade de descarte do

RSU no aterro sanitário (𝐷𝑒𝑠𝐴𝑡𝑒𝑟). A seguir detalha-se cada parâmetro de decisão

econômico e ambiental citado anteriormente.

4.3.2 – Parâmetros e variáveis de decisão

Diante do modelo do sistema logístico reverso do RSU para coprocessamento

apresentado na Figura 3.2, considera-se os seguintes conjuntos:

- 𝐼: conjunto formado por locais de suprimentos da atividade de coleta;

- Π: conjunto formado por locais candidatos a receberem uma planta TMB;

- 𝑃: conjunto formado por plantas da atividade de processamento;

- 𝑉: conjunto de tipologias para as plantas de processamento. Esse conjunto é

composto dos elementos 1, 2 e 3, sendo que o valor 1 indica unidade de reciclagem, o

valor 2 indica unidade de compostagem, e o valor 3 indica indústria para combustão

com recuperação energética; e

- 𝑇: conjunto formado por aterro sanitário da atividade de descarte.

Os arcos da Figura 4.1 representam as atividades de transporte. Cada arco possui

um local de origem e um de destino, denominados nós, que por sua vez são fixos e pré-

determinados, inclusive as potenciais localizações da planta TMB. A Tabela 4.4

56

apresenta as variáveis de decisão que apoiarão na formulação das equações dos

parâmetros de decisão, também exibidas na Figura 4.1.

Tabela 4.4: Notações das Variáveis de Decisão Utilizado para Formulação do Modelo.

Referência de

Destinação Notação Detalhamento

Planta TMB 𝜑𝜋 Variável binária (1,0) para localizar a planta TMB na localidade 𝜋 ∈ Π.

∝𝑖𝜋 Variável da quantidade do resíduo gerado (em t/dia) nos nós de

suprimentos 𝑖 ∈ 𝐼 e transportado para as plantas TMB 𝜋 ∈ Π.

Planta de

Processamento

𝛽𝑖𝑝𝑣

Variável da quantidade de resíduo gerado (em t/dia) nos nós de

suprimentos 𝑖 ∈ 𝐼 para a planta de processamento 𝑝 ∈ 𝑃 de tipologia 𝑣 ∈𝑉.

𝜍𝜋𝑝𝑣

Variável da quantidade de resíduo (em t/dia) da planta TMB da localidade

𝜋 ∈ Π para a planta de processamento 𝑝 ∈ 𝑃 de tipologia 𝑣 ∈ 𝑉.

Descarte

𝛾𝑖𝑡 Variável da quantidade do resíduo gerado (em t/dia) nos nós de

suprimentos 𝑖 ∈ 𝐼 e transportado para o aterro sanitário 𝑡 ∈ 𝑇.

𝜄𝜋𝑡 Variável da quantidade de rejeito (em t/dia) da planta TMB 𝜋 ∈ Π para o

aterro sanitário 𝑡 ∈ 𝑇.

𝛿𝑝𝑡𝑣

Variável da quantidade de rejeito (em t/dia) da planta de processamento

𝑝 ∈ 𝑃 de tipologia 𝑣 ∈ 𝑉 para o aterro sanitário 𝑡 ∈ 𝑇. Fonte: Elaborado pela autora.

Figura 4.1: Sistema Logístico Reverso do RSU para Coprocessamento com as Respectivas Variáveis de

Decisão. Fonte: Elaborado pela autora.

A seguir detalha-se cada elemento das funções objetivo.

Custo de transporte – CTrans

O CTrans é o somatório do produto do custo unitário de transporte (R$/t) de

cada arco pela quantidade de resíduos (t/dia) que trafega por ele. O resultado desta

equação é o custo de transporte definida em (4.2).

57

𝐶𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 = ∑ ∑ 𝐶𝑉𝑡𝑝𝑖𝜋𝜋∈Π𝑖∈𝐼 𝛼𝑖𝜋 + ∑ ∑ ∑ 𝐶𝑉𝑡𝑝𝜋𝑝𝑝∈𝑃𝑣∈V𝜋∈Π 𝜍𝜋𝑝𝑣 +

∑ ∑ ∑ 𝐶𝑉𝑡𝑝𝑖𝑝𝑝∈𝑃𝑣∈V𝑖∈I 𝛽𝑖𝑝𝑣 + ∑ ∑ 𝐶𝑉𝑡𝑝𝑖𝑡𝑡∈T𝑖∈I 𝛾𝑖𝑡 + ∑ ∑ 𝐶𝑉𝑡𝑝𝜋𝑡𝑡∈T𝜋∈Π 𝜄𝜋𝑡 +

∑ ∑ ∑ 𝐶𝑉𝑡𝑝𝑝𝑡𝑡∈𝑇𝑝∈P𝑣∈V 𝛿𝑝𝑡𝑣 (4.2)

Sendo:

- 𝐶𝑉𝑡𝑝𝑎𝑏: Custo unitário de transporte (em R$/t) da origem 𝑎 ∈ {𝐼 ∪ Π ∪ P} para o

destino 𝑏 ∈ {Π ∪ P ∪ T}.

Custo de investimento na planta TMB – CI

O CI é o somatório do custo de investimento (R$/dia) na abertura da planta

TMB conforme (4.3).

𝐶𝐼 = ∑ 𝐶𝐹𝜋𝜑𝜋𝜋∈Π (4.3)

Sendo:

- 𝐶𝐹𝜋: Custo do investimento (em R$/dia) da planta TMB localizada em 𝜋 ∈ Π.

Custo operacional da planta TMB – COper

O COper é o somatório do produto do custo de operação unitário (R$/t) da

planta TMB aberta conforme resultado do modelo pela quantidade de resíduos (t/dia)

processados na planta TMB. O resultado desta equação é o custo operacional da planta

TMB em R$/dia conforme (4.4).

𝐶𝑂𝑝𝑒𝑟 = ∑ 𝐶𝑉𝑝𝑙𝜋𝜋∈Π (∑ ∝𝑖𝜋)𝑖∈𝐼 𝜑𝜋 (4.4)

Sendo:

- 𝐶𝑉𝑝𝑙𝜋: Custo operacional (em R$/t) da planta TMB localizada em 𝜋 ∈ Π.

Custo de descarte no aterro sanitário – CDat

O CDat é o somatório do produto do custo unitário de descarte no aterro (R$/t)

com a quantidade de resíduos e/ou rejeitos (t/dia) que trafegam em cada arco destinado

ao aterro sanitário. O resultado é o custo de descarte em R$/dia definido em (4.5).

58

𝐶𝐷𝑎𝑡 = ∑ (∑ 𝛾𝑖𝑡𝑖∈I + ∑ 𝜄𝜋𝑡𝜋∈Π + ∑ ∑ 𝛿𝑝𝑡𝑣

𝑝∈P𝑣∈V )𝐶𝐷𝑎𝑡𝑡𝑡∈T (4.5)

Sendo:

- 𝐶𝐷𝑎𝑡𝑡: Custo de descarte (em R$/t) no aterro sanitário 𝑡 ∈ T.

Valor do combustível fóssil – VCf

O VCf é o somatório do produto do custo unitário do combustível fóssil (R$/t)

com a quantidade de RDF (t/dia) entregue na indústria. Para o custo do combustível

fóssil deve-se levar em consideração a diferença do poder calorífico do RDF em relação

ao CF. Para a definição da quantidade de RDF é necessário a inclusão do grau de

eficiência da planta TMB para a transformação do RSU em RDF. O resultado fornece o

valor do CF em R$/dia, que entrará como ganho na função objetivo, conforme definido

em (4.6).

𝑉𝐶𝑓 = ∑ ∑ (𝐶𝐶𝐹𝑝𝑣=3 𝑃𝐶𝑅𝐷𝐹/𝐶𝐹)𝑝∈P (𝜋∈Π 𝜍𝜋𝑝

𝑣=3 𝑓𝜋) (4.6)

Sendo:

- 𝐶𝐶𝐹𝑝𝑣=3: Custo do combustível fóssil (em R$/t) utilizado na indústria 𝑝 ∈ P;

- 𝑃𝐶𝑅𝐷𝐹/𝐶𝐹: Fator de diferença do poder calorífico do RDF em relação ao combustível

fóssil (em %); e

- 𝑓𝜋: Grau de eficiência da planta TMB 𝜋 ∈ Π para a produção do RDF.

Emissão de GEE no transporte - GEETrans

Para a atividade de transporte utiliza-se a mesma lógica do inventário nacional

de emissões atmosféricas por veículos automotores rodoviários (MMA, 2014) para o

cálculo da emissão dos GEE. O GEETrans é o somatório do produto da distância total

percorrida (km/dia) pelo fator de emissão de poluentes que resulta na emissão em kg de

CO2/dia, conforme definido em (4.7).

𝐺𝐸𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 = ( ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑖𝜋𝜋∈Π𝑖∈𝐼 + ∑ ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝜋𝑝𝑝∈𝑃𝑣∈V𝜋∈Π + ∑ ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑖𝑝𝑝∈𝑃𝑣∈V𝑖∈I +

∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑖𝑡𝑡∈T𝑖∈𝐼 + ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝜋𝑡𝑡∈T𝜋∈Π + ∑ ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑝𝑡𝑡∈𝑇𝑝∈P𝑣∈V ) 𝐹𝑒𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 (4.7)

59

Sendo:

- 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑏: Distância total (em km/dia) da origem 𝑎 ∈ {𝐼 ∪ Π ∪ P} para o destino 𝑏 ∈

{Π ∪ P ∪ T}; e

- 𝐹𝑒𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠: Fator de emissão de GEE (em kg CO2/km) no transporte.

Emissão de GEE no aterro sanitário – GEEAter

O GEEAter é o somatório do produto do valor unitário de emissão de GEE no

aterro sanitário (kg de CO2/t) com a quantidade de resíduos e/ou rejeitos (t/dia)

descartados. A Equação (4.8) resulta na emissão em kg de CO2/dia.

𝐺𝐸𝐸𝐴𝑡𝑒𝑟 = ∑ (∑ 𝛾𝑖𝑡𝑖∈I + ∑ 𝜄𝜋𝑡𝜋∈Π + ∑ ∑ 𝛿𝑝𝑡𝑣

𝑝∈P𝑣∈V )𝐹𝑒𝑡𝑡∈T (4.8)

Sendo:

- 𝐹𝑒𝑡: Emissão de GEE no descarte de resíduo e rejeito (em kg CO2/t) no aterro

sanitário 𝑡 ∈ T.

Emissão de GEE na indústria – GEEInd

O GEEInd é o somatório do produto da quantidade RDF (t/dia) entregue na

indústria com a diferença da emissão de GEE entre o CF e o RDF (kg de CO2/t de

RDF). Para a definição da quantidade de RDF é necessário a inclusão do grau de

eficiência da planta TMB (𝑓𝜋) para a transformação do RSU em RDF. O resultado

fornece a emissão de GEE em kg de CO2/dia que entrará como ganho na função

objetivo, conforme definido em (4.9).

𝐺𝐸𝐸𝐼𝑛𝑑 = ∑ ∑ (𝜍𝜋𝑝𝑣=3 𝑓𝜋)𝑝∈P𝜋∈Π (𝐷𝑖𝑓𝐹𝑒𝑝

𝑣=3) (4.9)

Sendo:

- 𝐷𝑖𝑓𝐹𝑒𝑝𝑣=3: Diferença da emissão de GEE na queima do combustível fóssil com o

resíduo (em kg CO2/t de RDF) na indústria 𝑝 ∈ P; e


60

Consumo de energia no transporte – Etrans

O ETrans é o somatório do produto da distância total percorrida (km/dia) com o

fator de energia consumida (óleo diesel) no transporte rodoviário (em MJ/km), que

resulta no consumo de energia em MJ/dia, conforme definido em (4.10).

𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 = ( ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑖𝜋𝜋∈Π𝑖∈𝐼 + ∑ ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝜋𝑝𝑝∈𝑃𝑣∈V𝜋∈Π + ∑ ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑖𝑝𝑝∈𝑃𝑣∈V𝑖∈I +

∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑖𝑡𝑡∈T𝑖∈𝐼 + ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝜋𝑡𝑡∈T𝜋∈Π + ∑ ∑ ∑ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑝𝑡𝑡∈𝑇𝑝∈P𝑣∈V ) 𝐸𝑇𝑟 (4.10)

Sendo:

- 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑏: Distância total (em km/dia) da origem 𝑎 ∈ {𝐼 ∪ Π ∪ P} para o destino 𝑏 ∈

{Π ∪ P ∪ T}; e

- 𝐸𝑇𝑟: Consumo de energia (em MJ/km) do diesel no transporte.

Consumo de energia na indústria – EInd

O EInd é o somatório do produto da quantidade de RDF (t/dia) consumida na

indústria com a energia produzida pelo CF (MJ/t de RDF) não utilizado pela

substituição pelo RDF. Para a definição da quantidade de RDF é necessário a inclusão

do grau de eficiência da planta TMB (𝑓𝜋) para a transformação do RSU em RDF. Sendo

assim, o consumo de energia em MJ/dia, que entrará como ganho na função objetivo, é

definido em (4.11).

𝐸𝐼𝑛𝑑 = ∑ ∑ (𝑝∈P 𝜍𝜋𝑝𝑣=3 𝑓𝜋) (𝜋∈Π 𝐸𝑝

𝑣=3) (4.11)

Sendo:

- 𝐸𝑝𝑣=3: Consumo de energia (em MJ/t) com a utilização do combustível fóssil na

indústria 𝑝 ∈ P; e


Descarte do resíduo – DesAter

O DesAter é avaliado por meio do somatório da quantidade de resíduos (t/dia)

transportado de cada planta TMB para o aterro sanitário, conforme definido em (4.12).

𝐷𝑒𝑠𝐴𝑡𝑒𝑟 = ∑ ∑ 𝛾𝑖𝑡𝑡∈T𝑖∈I + ∑ ∑ 𝜄𝜋𝑡𝑡∈T𝜋∈Π + ∑ ∑ ∑ 𝛿𝑝𝑡𝑣

𝑡∈𝑇𝑝∈P𝑣∈V (4.12)

61

A seguir detalham-se as restrições que são contempladas no modelo matemático

deste trabalho.

4.3.3 – Restrições

As restrições do modelo matemático são: capacidade máxima das plantas TMB,

capacidade máxima de recebimento do RSU nas plantas de processamento e o

balanceamento do volume de entrada-saída ao longo do processo. Além do domínio das

variáveis de decisão que inclui não-negatividade e o conjunto discreto binário.

Apresenta-se a seguir o detalhamento de cada uma delas.

Capacidade máxima da planta TMB

A restrição de capacidade máxima (t/dia) da planta TMB é representada em

(4.13).

∑ ∝𝑖𝜋𝑖∈𝐼 ≤ �̅�𝜋𝜑𝜋 ∀𝜋 ∈ Π (4.13)

Sendo:

- �̅�𝜋: Capacidade máxima (em t/dia) da planta TMB na localidade 𝜋 ∈ Π.

Capacidade máxima nas plantas de processamento

A restrição de capacidade máxima (t/dia) de recebimento do RDF na indústria e

do RSU nas plantas de processamento, está apresentada em (4.14).

∑ 𝜍𝜋𝑝𝑣

𝜋∈Π ≤ �̅�𝑝𝑣 ∀𝑣 ∈ 𝑉, 𝑝 ∈ 𝑃 (4.14)

Sendo:

- �̅�𝑝𝑣: Capacidade máxima (em t/dia) da planta 𝑝 ∈ 𝑃 com tipologia 𝑣 ∈ 𝑉.

Balanceamento do volume de entrada-saída

O balanceamento é necessário para garantir que a quantidade total de resíduos

que entra no sistema seja deslocada até o descarte. Assim, as restrições (4.15) – (4.19)

garantem esta conservação de fluxo.

62

𝑎𝑖 = ∑ ∝𝑖𝜋+𝜋∈Π ∑ ∑ 𝛽𝑖𝑝𝑣

𝑣∈𝑉𝑝∈𝑃 + ∑ γ𝑖𝑡𝑡∈𝑇 ∀𝑖 ∈ 𝐼 (4.15)

∑ ∝𝑖𝜋=𝑖∈I ∑ ∑ 𝜍𝜋𝑃𝑣 𝑣∈𝑉𝑝∈𝑃 + ∑ ι𝜋𝑡𝑡∈T ∀𝜋 ∈ Π (4.16)

∑ 𝛽𝑖𝑝𝑣=1

𝑖∈𝐼 + ∑ 𝜍𝜋𝑝𝑣=1

𝜋∈Π ≤ ∑ 𝛿𝑝𝑡𝑣=1

𝑡∈𝑇 ∀𝑝 ∈ 𝑃 (4.17)

∑ 𝛽𝑖𝑝𝑣=2

𝑖∈𝐼 + ∑ 𝜍𝜋𝑝𝑣=2


𝑡∈𝑇 ∀𝑝 ∈ 𝑃 (4.18)

∑ 𝜍𝜋𝑝𝑣=3


𝑡∈𝑇 ∀𝑝 ∈ 𝑃 (4.19)

Sendo:

𝑎𝑖: Quantidade de resíduo (em t/dia) gerado por cada nó de suprimentos 𝑖 ∈ 𝐼.

A Restrição (4.15) garante que todo resíduo gerado seja destinado para os

devidos destinos subsequentes, de acordo com a capacidade máxima da planta TMB. As

Restrições (4.16) garante que todo resíduo que entra na planta TMB seja destinado para

a planta de processamento adequada de acordo com as capacidades máxima de

recebimento. E as Restrições (4.17) – (4.19) garantem o envio do rejeito gerado nas

plantas de processamento para o aterro sanitário.

Restrições de não negatividade

As restrições de não negatividade das variáveis de decisão contínuas estão

representadas abaixo.

∝𝑖𝜋 ≥ 0 ∀ 𝑖 ∈ 𝐼, 𝜋 ∈ Π (4.20)

𝛽𝑖𝑝𝑣 ≥ 0 ∀ 𝑖 ∈ I, 𝑣 ∈ V, p ∈ P (4.21)

𝜍𝜋𝑝𝑣 ≥ 0 ∀ 𝜋 ∈ Π, 𝑣 ∈ V, p ∈ P (4.22)

𝛾𝑖𝑡 ≥ 0 ∀ 𝑖 ∈ I, t ∈ T (4.23)

𝜄𝜋𝑡 ≥ 0 ∀ 𝜋 ∈ Π, t ∈ T (4.24)

𝛿𝑝𝑡𝑣 ≥ 0 ∀ 𝑣 ∈ V, 𝑝 ∈ P, t ∈ T (4.25)

Variáveis binárias

A restrição de variável binária determina a abertura ou não de uma localidade

candidata para a planta TMB, conforme (4.26).

𝜑𝜋 ∈ {0, 1} ∀ 𝜋 ∈ Π (4.26)

63

A partir das funções objetivo, parâmetros e variáveis de decisão e restrições

apresentadas nesta seção, define-se o modelo matemático de localização-alocação

multiobjetivo, que será solucionado através do Solver do Excel 2013 para a inclusão do

coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU.

Além disso, para a resolução do problema multiobjetivo utiliza-se o método e-

constraint, onde cada função objetivo é solucionada de forma mono-objetiva

considerando as restrições básicas do modelo matemático, e os resultados transformados

em restrições com valores específicos (e). Neste trabalho, utiliza-se a função objetivo 𝐹1

como principal e transforma-se as funções 𝐹2, 𝐹3 e 𝐹4 em restrições. A seguir formula-

se o modelo matemático do cenário existente para posterior comparação entre cenários.

4.4 – Formulação do baseline do sistema

O baseline é a configuração inicial do sistema que servirá como base de

comparação com o cenário de inclusão do coprocessamento no sistema. O cálculo do

baseline se dá pelo cálculo dos parâmetros econômicos e ambientais estabelecidos na

formulação matemática anterior.

Em relação aos parâmetros econômicos, não são considerados o valor do

combustível fóssil (𝑉𝐶𝑓), o custo de investimento (𝐶𝐼) e o custo operacional da planta

TMB (𝐶𝑂𝑝𝑒𝑟). Dessa forma, sendo representada apenas pelos parâmetros de custo de

transporte e (𝐶𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠) e custo de descarte no aterro sanitário (𝐶𝐷𝑎𝑡). O somatório

destes dois parâmetros, que se apresenta na Equação 4.27a (𝐵1), será comparada com o

resultado da função objetivo de minimização de custo (𝐹1).

Já em relação aos parâmetros ambientais, não são considerados para a

elaboração do baseline os parâmetros relativos à indústria, no caso, a emissão de GEE

na indústria (𝐺𝐸𝐸𝐼𝑛𝑑) e o consumo de energia pelo CF na indústria (𝐸𝐼𝑛𝑑).

Dessa forma, o somatório da emissão de GEE no transporte (𝐺𝐸𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠) e no

aterro sanitário (𝐺𝐸𝐸𝐴𝑡𝑒𝑟), que se apresenta pela Equação 4.27b (𝐵2), será comparado

com a função objetivo (𝐹2) de minimização da emissão de GEE. E o consumo de

64

energia no transporte (𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠), que se apresenta pela Equação 4.27c (𝐵3), com a

função objetivo (𝐹3) de minimização do consumo de energia do CF.

O parâmetro de descarte no aterro sanitário continua sem alteração no cálculo do

baseline, apresentado na Equação 4.27d (𝐵4), em que este deve ser comparado com a

função objetivo (𝐹4) de minimização de descarte do resíduo no aterro sanitário. Dessa

forma, define-se a formulação para cálculo do cenário baseline:

𝐵1 = 𝐶𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝐶𝐷𝑎𝑡 (4.27a)

𝐵2 = 𝐺𝐸𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝐺𝐸𝐸𝐴𝑡𝑒𝑟 (4.27b)

𝐵3 = 𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 (4.27c)

𝐵4 = 𝐷𝑒𝑠𝐴𝑡𝑒𝑟 (4.27d)

O resultado deste cenário em comparação com o cenário proposto de inclusão do

coprocessamento servirá para identificação da diferença de resultados no sistema, no

qual será melhor detalhado no procedimento desenvolvido no próximo capítulo desta

dissertação.

65

5 – PROCEDIMENTO PARA INCLUSÃO E ANÁLISE DO

COPROCESSAMENTO NO SISTEMA LOGÍSTICO REVERSO DO

RESÍDUO SÓLIDO URBANO

Este capítulo tem como objetivo consolidar os resultados obtidos nos capítulos

anteriores estruturando-os em um procedimento que inclui o coprocessamento no

sistema logístico reverso existente, avaliando esta alternativa nos âmbitos econômico e

ambiental para uma gestão mais sustentável do RSU.

O procedimento apresenta-se em 10 etapas. As Etapas de 1 a 4 fazem referência

à identificação do cenário atual da região em estudo, que serve como base para a

avaliação e comparação dos resultados dos demais cenários gerados. A Etapa 5 consiste

na identificação dos locais candidatos para a Planta TMB.

As Etapas de 6 a 8 consistem na identificação dos inputs do modelo e aplicação

do problema de localização-alocação de facilidade multiobjetivo. Por fim, as Etapas 9 e

10 referem-se a comparação e análise dos resultados de cada cenário com a base inicial

do sistema, com o objetivo de auxiliar na tomada de decisão para a estruturação do

sistema logístico reverso do RSU da região. A seguir detalha-se cada etapa do

procedimento apresentado na Figura 5.1.

5.1 – Etapa 1: Definição da região de estudo

A primeira etapa tem como objetivo a definição da região de estudo arbitrada

pela necessidade de avaliação da gestão do RSU de uma determinada localidade. Cabe

salientar que a definição de uma região com baixa geração de resíduos pode inviabilizar

o processo, tendo muitas vezes a necessidade de um consórcio entre alguns municípios

para a viabilização de recursos necessários para uma gestão de resíduos com opções de

processamento.

A definição da região de estudo não consiste apenas a região da geração do

RSU, contempla também a região de destinação do combustível alternativo, tendo-se a

66

necessidade de avaliar a localização de polos industriais para a inserção deste parâmetro

no sistema.

5.2 – Etapa 2: Identificação do sistema atual

A segunda etapa deste procedimento visa à identificação do sistema atual de

gestão do RSU da região escolhida na etapa anterior. A identificação do sistema

consiste na estruturação de acordo com o modelo conceitual estabelecido no Capítulo 3,

que contempla as atividades de: coleta, triagem e destinação, transporte, processamento,

descarte e planta intermediária.

O detalhamento das atividades consiste além do entendimento da estrutura

operacional, da identificação dos agentes públicos e/ou privados atuantes e das

localizações de cada atividade. Na atividade de coleta, verificam-se os nós de

suprimentos (𝑖), e ainda, se no sistema atual existe alguma estação de transferência de

resíduos e quais seriam as suas atividades.

A atividade de processamento (𝑝), verifica todos os métodos de reciclagem,

compostagem e combustão com recuperação energética que contemplam o sistema

existente. E, por fim, a atividade de descarte (𝑡), verifica o envio do RSU para o aterro

sanitário, aterro controlado ou lixão.

Cabe salientar que a premissa utilizada neste trabalho para o descarte do RSU é

de envio ao aterro sanitário. Caso o sistema a ser trabalhado contemple o descarte aos

aterros controlados e aos lixões, os impactos ambientais e sociais seriam muito maiores

do que este trabalho pode apresentar e avaliar.

67

Figura 5.1: Procedimento de Inclusão e Análise do Coprocessamento no Sistema Logístico Reverso do RSU. Fonte: Elaborado pela autora.

68

5.3 – Etapa 3: Identificação da geração do resíduo sólido urbano

A terceira etapa deste procedimento refere-se à identificação da quantidade de

geração do RSU (𝑎𝑖) na região definida na primeira etapa. Caso a definição da região

seja um consórcio de municípios, necessita-se identificar a geração em cada ponto de

consolidação do resíduo em toneladas por dia.

Além disso, se identifica a informação de composição gravimétrica do RSU, que

pode variar de região para região. Caso não seja possível obter esta informação, utiliza-

se a composição gravimétrica do país de origem.

Estas informações são utilizadas tanto para elaboração do baseline quanto para o

cálculo do modelo matemático do problema de localização-alocação da planta TMB.

5.4 – Etapa 4: Desenho do sistema atual e cálculo do baseline

A quarta etapa visa desenhar um esquema com nós e arcos do cenário atual do

sistema logístico reverso do RSU por meio das informações adquiridas nas Etapas de 1

a 3, de acordo com o modelo conceitual definido no Capítulo 3. O desenho do esquema

apoiará na visualização do contexto atual e definição do baseline.

Após a esquematização, identificam-se os parâmetros input para cálculo do

baseline, que se dividem em parâmetros não específicos e específicos para cada estudo

de caso. Os parâmetros de input não específicos são:

- 𝐹𝑒𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠: Fator de emissão de GEE (em kg CO2/km) no transporte;

- 𝐹𝑒𝑡: Emissão de GEE no descarte de resíduo e rejeito (em kg CO2/t) no aterro

sanitário 𝑡 ∈ T; e

- 𝐸𝑇𝑟: Consumo de energia (em MJ/km) do diesel no transporte.

Os parâmetros de input específicos do baseline são:

- 𝐶𝑉𝑡𝑝𝑎𝑏: Custo unitário de transporte (em R$/t) da origem 𝑎 ∈ {𝐼 ∪ Π ∪ P} para o

destino 𝑏 ∈ {Π ∪ P ∪ T}; e

- 𝐶𝐷𝑎𝑡𝑡: Custo de descarte (em R$/t) no aterro sanitário 𝑡 ∈ T.

69

A partir destas informações e de acordo com a formulação matemática do

Capítulo 4 calculam-se os parâmetros de decisão econômicos e ambientais para a

definição do cenário baseline. O resultado desta etapa será empregado na Etapa 9 deste

procedimento para análise e comparação com os demais cenários que serão gerados.

5.5 – Etapa 5: Definição dos locais candidatos da planta TMB

A quinta etapa tem como objetivo a definição dos locais candidatos para a planta

TMB. Para a definição dos locais candidatos deve-se levar em consideração

informações como a necessidade de licenciamento para funcionamento e manuseio do

RSU, espaço físico necessário para a implantação da planta, e muitas vezes a

necessidade de concordância da população local.

Em análise na revisão bibliográfica identifica-se que Pires et al. (2011), Chang

et al. (2012), Komilis & Minoglou (2013) e Wang et al. (2013) apresentam o sistema

em que a estação de transferência está integrada junto a alguma planta de

processamento ou aterro sanitário.

Esta iniciativa facilita a implantação da planta mesmo levando em consideração

os critérios críticos contemplados anteriormente. Dessa forma, uma das possibilidades

para localização da planta TMB seria integrando-a com algum método de

processamento já existente, como também na região das indústrias que receberão o

material processado, nos locais em que já se realizam as atividades de triagem e

destinação do resíduo, ou ainda, próximos às localidades do aterro sanitário.

5.6 – Etapa 6: Identificação dos parâmetros de input

Após a definição do baseline, a sexta etapa tem como objetivo a identificação

dos parâmetros de input para a composição do modelo matemático do cenário de

inclusão do coprocessamento no sistema. Alguns parâmetros do modelo já foram

identificados na quarta etapa para cálculo do baseline, que não serão abordadas

novamente nesta etapa do procedimento.

70

Dentre os parâmetros pode se considerar a divisão em parâmetros não

específicos e específicos para cada estudo de caso, dependendo da região. Os

parâmetros de input não específicos são:

- 𝐶𝐹𝜋: Custo do investimento (em R$/dia) da planta TMB localizada em 𝜋 ∈ Π;

- 𝐶𝑉𝑝𝑙𝜋: Custo operacional (em R$/t) da planta TMB localizada em 𝜋 ∈ Π;

- 𝑃𝐶𝑅𝐷𝐹/𝐶𝐹: Fator de diferença do poder calorífico do RDF em relação ao combustível

fóssil (em %);

- 𝑓𝜋: Grau de eficiência da planta TMB 𝜋 ∈ Π para a produção do RDF; e

- �̅�𝜋: Capacidade máxima (em t/dia) da planta TMB na localidade 𝜋 ∈ Π.

Os parâmetros de input específicos, que dependem de cada estudo de caso são:

- 𝐶𝐶𝐹𝑝𝑣=3: Custo do combustível fóssil (em R$/t) utilizado na indústria 𝑝 ∈ P;

- 𝐷𝑖𝑓𝐹𝑒𝑝𝑣=3: Diferença da emissão de GEE na queima do combustível fóssil com o

resíduo (em kg CO2/t de RDF) na indústria 𝑝 ∈ P;

- 𝐸𝑝𝑣=3: Consumo de energia (em MJ/t) com a utilização do combustível fóssil na

indústria 𝑝 ∈ P; e

- �̅�𝑝𝑣: Capacidade máxima (em t/dia) da planta 𝑝 ∈ 𝑃 com tipologia 𝑣 ∈ 𝑉.

Em relação ao custo do combustível fóssil (𝐶𝐶𝐹𝑝𝑣=3) entende-se como parâmetro

específico para cada estudo de caso, pois considera o custo entregue na fábrica. Dessa

forma, este deve considerar, além do custo do produto, o custo do transporte da origem

até a fábrica que pode variar de acordo com a distância percorrida entre os pontos.

5.7 – Etapa 7: Definição dos valores de restrições das funções objetivo

As etapas 7 e 8 deste procedimento consistem na aplicação do modelo

matemático de localização-alocação de facilidade. O modelo proposto por este trabalho

é multiobjetivo com quatro funções a serem otimizadas. Dessa forma tem-se a

necessidade de definição de critérios de preferência, que neste caso, com a utilização do

método e-constraint, são os valores de restrições das funções objetivo, e assim obter o

resultado final.

71

A sétima etapa deste trabalho consiste na definição destas restrições, que são

obtidos por meio da resolução do modelo matemático de forma individual para cada

função objetivo. O cálculo do problema mono-objetivo apresenta-se na forma de

maximização e minimização da função objetivo com o intuito de definir a escala

máxima e mínima dos valores de restrição como soluções viáveis do problema

multiobjetivo.

Neste trabalho que constiui de 4 funções objetivo, para cada função objetivo é

aplicado o modelo matemático mono-objetivo de forma a maximizar e a minimizar o

objetivo, resultando em 8 valores de restrições. A partir desses valores de restrições

elaboram-se os cenários definindo os grupos de restrições para a resolução do problema

multiobjetivo.

5.8 – Etapa 8: Cálculo do modelo matemático multiobjetivo

Para cada cenário definido na etapa anterior, com seus respectivos grupos de

restrições estabelecidos, calcula-se o modelo matemático multiobjetivo. Aplica-se o

modelo PLIM proposto no Capítulo 4 para cada cenário definido, resultando no sistema

do RSU com a inclusão da planta TMB e do coprocessamento.

É definido na oitava etapa deste procedimento a(s) localização(ões) ótima(s)

da(s) planta(s) TMB, assim como a alocação de cada ponto de oferta do resíduo para

cada planta aberta. Além disso, os volumes de transferência do RSU de cada fluxo de

transporte também são definidos por meio do modelo matemático de localização-

alocação multiobjetivo.

Como descrito na etapa anterior, cada conjunto de valores de restrições

estabelecidos terá um cenário de sistema resultante, tendo a necessidade de avaliação e

comparação destes cenários resultantes na próxima etapa deste procedimento.

72

5.9 – Etapa 9: Comparação e avaliação do resultado com baseline

A nona etapa tem como objetivo avaliar os resultados gerados na etapa anterior e

compará-los com os valores apresentados no baseline do sistema logístico reverso do

RSU existente, definido na quarta etapa deste procedimento.

Nesta etapa é possível avaliar e comparar cada parâmetro de decisão de cada

cenário proposto com o baseline do sistema, possibilitando analisar se a inclusão do

coprocessamento como método de combustão no sistema logístico reverso do RSU é

benéfico no âmbito econômico e/ou ambiental.

5.10 – Etapa 10: Análise de sensibilidade

Devido à complexidade da decisão a ser tomada pela grande quantidade de

parâmetros em questão, a décima etapa se faz necessária para uma análise mais

profunda e detalhada do resultado encontrado na etapa anterior.

Nesta etapa, realiza-se a análise de sensibilidade de cada parâmetro de decisão,

avaliando o comportamento desde o sistema baseline até os cenários resultantes, além

da avaliação da relação entre os parâmetros econômicos e ambientais.

Dessa forma, por meio desta etapa, por fim, resulta-se em uma solução que

possa apoiar na tomada de decisão para inserção do método de coprocessamento no

sistema logístico reverso do RSU existente.

Este procedimento, junto com as contribuições de cada capítulo até então

apresentados, é aplicado em um estudo de caso elaborado no próximo capítulo desta

dissertação. O estudo de caso permite a visualização de forma prática das propostas

teóricas apresentadas nesta dissertação, contribuindo para o melhor esclarecimento do

trabalho como um todo.

73

6 – APLICAÇÃO DO PROCEDIMENTO PROPOSTO: ESTUDO DE

CASO NO CONSÓRCIO DA REGIÃO SERRANA II

Este capítulo tem como objetivo a aplicação do procedimento de inclusão e

análise do coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU. O procedimento

proposto no capítulo anterior pode ser aplicado em qualquer região que se deseje

estudar. Neste caso definiu-se o estudo de caso em uma região dentro do Estado do Rio

de Janeiro, no consórcio da Região Serrana II.

O sistema logístico reverso do RSU desta região já foi tema de discussão no

trabalho de conclusão de curso de Franca (2013) e na tese de doutorado de Guabiroba

(2013). Além disso, foi realizada uma visita técnica na usina de tratamento do RSU do

município de Cantagalo para aprendizado prático das atividades e estruturação dos

processos da gestão de resíduos. O relatório desta visita encontra-se no Anexo I deste

trabalho.

6.1 – Etapa 1: Definição da região de estudo

A região definida neste trabalho é o consórcio da Região Serrana II, onde se

incluem os municípios de Areal, Comendador Levy Gasparian, Paraíba do Sul,

Petrópolis, Sapucaia e Três Rios, localizados no Estado do Rio de Janeiro.

Estes municípios, de acordo com IBGE (2014), possuem uma área de 2.462

quilômetros quadrados e população de 451.561 habitantes, o que representa 5,6% e

2,8% da área e população do Estado do Rio de Janeiro, respectivamente. O município

de Petrópolis é o que mais se destaca dentro do consórcio, representando cerca de 65%

da população e 32% da área.

Além da região de geração do RSU, define-se como polo industrial para

recebimento do RDF que será produzido na planta TMB, o polo cimenteiro do

município de Cantagalo, em que abrigam as cimenteiras Lafarge, Votorantim e Holcim

(SNIC, 2012). O município de Cantagalo juntamente com a cimenteira Lafarge possuem

uma iniciativa pioneira no Brasil de coprocessamento do RSU como combustível

alternativo no forno cimenteiro (CNI-ABCP, 2012).

74

6.2 – Etapa 2: Identificação do sistema atual

Detalha-se a seguir o sistema logístico reverso do RSU existente nos municípios

do consórcio da Região Serrana II por meio das atividades de: coleta, planta

intermediária, processamento, descarte e transporte. As atividades de triagem e

destinação do RSU estão descritas nos tópicos de coleta e planta intermediária, onde são

executadas.

6.2.1 – Coleta

Considera-se, neste trabalho, o processo de coleta a partir dos nós de

suprimentos do RSU de cada município. O único município que apresenta coleta

seletiva é o município de Petrópolis, em que na geração são triados em resíduos

recicláveis e não recicláveis. Os resíduos recicláveis são destinados à planta

intermediária e os não recicláveis ao aterro sanitário.

Nos demais municípios o sistema de coleta é indiferenciado, portanto os

resíduos não passam por nenhum processo de valorização e são destinados diretamente

para descarte no aterro sanitário, aterro controlado ou lixão. Para a implantação de

algum processo de valorização os resíduos destes municípios precisam passar pelas

atividades de triagem e destinação dos diferentes tipos de RSU.

6.2.2 – Planta intermediária

Os resíduos recicláveis triados na coleta seletiva em Petrópolis são destinados à

unidade de triagem na Cooperativa Esperança, localizada no próprio município. Após

esta atividade os resíduos recicláveis são encaminhados para agentes intermediários ou

direto para às unidades recicladoras.

6.2.3 – Processamento

A atividade de processamento do RSU existente na Região Serrana II se resume

a reciclagem, o qual foi mapeado em Guabiroba (2013). O resíduo tipo metal pode ser

encaminhado para a Balprensa no município de Mesquita, o resíduo tipo vidro pode ser

75

encaminhado para a recicladora Owens-Illinois no município do Rio de Janeiro, o

resíduo tipo plástico para o município de Três Rios, e o resíduo tipo papel para a

empresa Klabin no município de Guapimirim, todos no estado do Rio de Janeiro.

Não são realizados outros processos de valorização do RSU nos municípios do

consórcio, como os métodos de compostagem ou de combustão. Todos os demais

resíduos não recicláveis são destinados diretamente ao aterro sanitário, aterro controlado

ou aos lixões. Além disso, não foi possível obter informações de destinação dos rejeitos

gerados nas unidades de reciclagem para o aterro sanitário.

6.2.4 – Descarte

O descarte do RSU nesta região é realizado em aterros sanitários, aterros

controlados e lixões, totalizando cinco localidades. Segundo Franca (2013), os

municípios de Areal e Três Rios utilizam o lixão localizado em Três Rios, enquanto

Comendador Levy Gasparian e Paraíba do Sul utilizam lixões localizados nos seus

próprios municípios. O município de Petrópolis utiliza o aterro controlado no mesmo

município para descarte, e Sapucaia é o único onde apresenta um aterro sanitário dentro

do município.

O aterro sanitário de Sapucaia é de responsabilidade da empresa

Furnas/Eletrobrás e administrado pela empresa Novatec, responsável pela sua operação.

O aterro está localizado no quilômetro 124,4 da BR-393 e o terreno é pertencente à

Fazenda Mangueira da Boa Esperança.

6.2.5 – Transporte

O transporte na atividade de coleta do resíduo reciclável é realizado pela

COMDEP, empresa responsável pela gestão de RSU em Petrópolis. De acordo com

Franca (2013), são disponibilizados para esta atividade de dois a três caminhões,

dependendo da área do bairro. São caminhões médios de cabine dupla com as

carrocerias do tipo baú de alumínio fechado ou carroceria aberta gradeada.

76

Já para o transporte nas transferências entre a planta intermediária, planta de

processamento e descarte, não há informação do tipo exato de veículo utilizado. Dessa

forma, Franca (2013) parte da premissa de utilização de um caminhão baú, modelo

FORD F-400, com capacidade de 4 toneladas para cálculo dos cenários propostos em

seu trabalho.

6.3 – Etapa 3: Identificação da geração do resíduo sólido urbano

A quantidade de RSU gerada (𝑎𝑖) pelos municípios do consórcio da Região

Serrana II pode ser observado na Tabela 6.1. A geração anual desta região chega a mais

de 129 mil toneladas ao ano.

Tabela 6.1: Geração de RSU do Consórcio da Região Serrana II.

Município Geração (t/dia)

Areal 8,34

Comendador Levy Gasparian 6,60

Paraíba do Sul 30,37

Petrópolis 236,28

Sapucaia 11,15

Três Rios 63,14

Total 355,88

Fonte: SEA/INEA (2013).

Observa-se que o município de Petrópolis é responsável por mais de 66% da

geração de RSU do consórcio. Este percentual é um pouco maior do que a

representatividade populacional do município. Isto se deve ao balanceamento da

quantidade de população urbana e rural, sendo Petrópolis o município que tem uma

representatividade maior da população urbana.

Tabela 6.2: Composição Gravimétrica do RSU no Brasil (em %).

Matéria

Orgânica Papel Plástico Vidro Metal Outros

51,4% 13,1% 13,5% 2,4% 2,9% 16,7%

Fonte: ABRELPE & PLASTIVIDA (2012).

A Tabela 6.2, apresenta a informação da composição gravimétrica do RSU no

Brasil, pela ABRELPE & PLASTIVIDA (2012). Esta informação apoiará na definição

77

das quantidades a serem enviadas para cada atividade de valorização do RSU e bem

como para o descarte no aterro sanitário.

6.4 – Etapa 4: Desenho do sistema atual e cálculo do baseline

Com as informações identificadas nas Etapas 1 a 3, estrutura-se de acordo com o

modelo conceitual, o sistema logístico reverso do RSU do consórcio da Região Serrana

II, apresentado na Figura 6.1.

Apesar do cenário existente contemplar o descarte do RSU em aterros

controlados e lixões, utiliza-se apenas a destinação ao aterro sanitário em Sapucaia

como premissa do baseline deste trabalho.

Esta medida foi tomada com o intuito de estar adequado à política nacional de

resíduos sólidos, em que no início do ano de 2014 o descarte do resíduo nestas

localidades foi proibido. De acordo com o programa do Lixão Zero, o consórcio planeja

adaptar o aterro sanitário de Sapucaia para recebimento do RSU dos outros municípios.

Figura 6.1: Sistema Logístico Reverso do RSU da Região Serrana II. Fonte: Elaborado pela autora.

Para o cálculo do baseline necessita-se a identificação de alguns parâmetros de

input e definição de premissas para cálculo dos parâmetros econômicos e ambientais.

78

Iniciando-se pelo cálculo dos parâmetros econômicos, todos os parâmetros são

específicos do estudo de caso.

- Custo de transporte unitário (𝑪𝑽𝒕𝒑𝒂𝒃)

Para o cálculo do custo de transporte (𝐶𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠) do sistema necessita-se

identificar o custo unitário (𝐶𝑉𝑡𝑝𝑎𝑏) de cada arco. Utiliza-se como base o manual de

cálculo de custos e formação de preços do transporte rodoviário de carga do ano de

2013, divulgado pela Associação Nacional do Transporte de Carga e Logística (NTC).

Avalia-se o custo fixo e variável de um caminhão pesado, transformando-o no valor

unitário em reais por tonelada levando em consideração a densidade média do RSU e

quilometragem mínima de operação. O cálculo detalhado pode ser visto no Anexo II.

- Custo de descarte unitário no aterro sanitário (𝑪𝑫𝒂𝒕𝒕)

Para o cálculo do custo de descarte (𝐶𝐷𝑎𝑡) necessita-se identificar o custo

unitário de descarte no aterro sanitário (𝐶𝐷𝑎𝑡𝑡). De acordo com Franca (2013), o 𝐶𝐷𝑎𝑡𝑡

no aterro sanitário do município de Sapucaia é de R$ 90,49 por tonelada.

Para o cálculo dos parâmetros de emissão de GEE, neste estudo de caso, define-

se a emissão de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). Com o intuito de obter a

informação do potencial de aquecimento global (GWP – Global Warming Potential), o

valor de CH4 será inserido no valor de CO2, multiplicando-o por 21, o que representa o

impacto equivalente do metano em relação ao dióxido de carbono (Gendebien et al.,

2003). Assim sendo, define-se a seguir os parâmetros ambientais para cálculo do

baseline, em que todos os parâmetros de input são não específicos.

- Fator de emissão de GEE no transorte (𝑭𝒆𝑻𝒓𝒂𝒏𝒔)

Para o cálculo da emissão de GEE na atividade de transporte (𝐺𝐸𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠),

necessita-se da identificação do fator de emissão. De acordo com MMA (2014), o fator

de emissão para caminhões pesados do CO2 é de 0,797 kg/km e para CH4 de 0,060

g/km, sendo o último com a necessidade de se transformar para a unidade kg/km para

inserção no modelo matemático.

79

- Fator de emissão de GEE no descarte ao aterro sanitário (𝑭𝒆𝒕)

Para o cálculo da emissão de GEE no descarte ao aterro sanitário (𝐺𝐸𝐸𝐴𝑡𝑒𝑟)

necessita-se a identificação do fator de emissão no aterro. Dessa forma, considerando

como base o trabalho de Lino & Ismail (2012), utiliza-se o 𝐹𝑒𝑡 do CO2 a 30,46 kg por 1

tonelada de RSU e do CH4 a 24,92 kg por 1 tonelada de RSU.

- Consumo de energia do diesel no transporte (𝑬𝑻𝒓)

Para o cálculo do consumo de energia no transporte necessita-se a identificação

do parâmetro input 𝐸𝑇𝑟, que, de acordo com ORNL (2014), a energia liberada pelo

diesel no transporte de veículo pesado corresponde a 36,4 MJ/l. Levando em

consideração o rendimento de 2,4 km/l do combustível diesel pela NTC (2013), o 𝐸𝑇𝑟

representa-se pelo valor de 15,17 MJ/km.

A partir das definições de premissas e parâmetros de input, elabora-se o baseline

do sistema logístico reverso atual utilizando a formulação desenvolvida no Capítulo 4.

O resultado pode ser observado na Tabela 6.3 e o detalhamento do cálculo no Anexo III

deste trabalho.

Tabela 6.3: Baseline do Consórcio da Região Serrana II.

Parâmetro Unidade Baseline

Custo de transporte R$/dia R$ 12.463,60

Custo de descarte R$/dia R$ 25.383,06

B1 = Custo R$/dia R$ 37.846,67

GEE no transporte kg de CO2-eq/dia 1.538,69

GEE no descarte kg de CO2-eq/dia 155.339,08

B2 = Emissão de GEE kg de CO2-eq/dia 156.877,77

B3 = Consumo de energia do CF MJ/dia 29.240,98

B4 = Descarte T/dia 280,51


6.5 – Etapa 5: Definição dos locais candidatos da planta TMB

Definem-se três localidades candidatos para a planta TMB. No município de

Petrópolis, na unidade de triagem dos resíduos recicláveis da cooperativa Esperança; no

município de Sapucaia, onde se localiza o aterro sanitário e no município de Cantagalo,

onde se encontra o polo industrial.

80

As três localidades foram escolhidas no intuito de facilitar a obtenção de licença

e aceitação da população local, já que existem agentes que operam com RSU nestas

localidades. A partir das informações apresentadas até então, apresenta-se na Figura 6.2

os nós do sistema logístico reverso do RSU.

Figura 6.2: Nós do Sistema Logístico Reverso do RSU Atual. Fonte: Elaborado pela autora.

No mapa da Figura 6.2 pode se visualizar os três nós candidatos para a

localização da planta TMB, bem como os demais nós do sistema. Os municípios do

consórcio da Região Serrana II estão representados pela área rosa. Já os demais nós,

como as unidades de reciclagem, a unidade de triagem, o aterro sanitário e o polo

cimenteiro estão sendo apresentados por símbolos diversos no mapa do Estado do Rio

de Janeiro.

6.6 – Etapa 6: Identificação dos parâmetros de input

Os parâmetros de input para composição do modelo matemático do cenário de

inclusão do coprocessamento serão detalhados a seguir, iniciando-se pelos parâmetros

não específicos.

81

- Custo do investimento na planta TMB (𝑪𝑭𝝅)

A informação do custo de investimento da planta TMB foi baseada em EPEM

(2014). Cabe salientar que o custo de investimento considerado foi de uma planta TMB

com uma planta de compostagem agregada, uma vez que são similares para ambos a

maior parte dos processos.

Dentre os 18 artigos da revisão bibliográfica que analisam temporalmente a

gestão de RSU, apresentam-se análises em períodos entre 4 a 30 anos. No entanto, 11

destes artigos realizam análises em uma estrutura temporal de 15 anos.

Dessa forma, amortiza-se o investimento total da planta no período de 15 anos,

levando em consideração uma decisão estratégia de longo prazo. Como metodologia

utilizou-se o sistema de amortização Price, em que todas as prestações mensais são

iguais, resultando no valor diário de R$ 4.337,97 pela taxa anual de juros de longo

prazo de 5,5% do BNDES do mês de março de 2015. O detalhamento do cálculo de

amortização pode ser verificado no Anexo IV.

- Custo operacional da planta TMB (𝑪𝑽𝒑𝒍𝝅)

Da mesma forma que o custo de investimento, o custo operacional unitário foi

baseado em EPEM (2014). Dessa forma, o valor utilizado para 𝐶𝑉𝑝𝑙𝜋 no modelo

matemático é de R$ 96,00 por tonelada.

- Fator de diferença do poder calorífico do RDF com o CF (𝑷𝑪𝑹𝑫𝑭/𝑪𝑭)

O poder calorífico do CF e do RDF é distinto. Para o cálculo do valor do

combustível fóssil (𝑉𝐶𝑓), que deixa de ser utilizado com a substituição do RDF,

necessita-se inserir no modelo um fator de diferença do poder calorífico entre estes dois

combustíveis.

Levando em consideração o poder calorífico do RDF de 6.000kJ/kg e do CF de

34.000kJ/kg (Camargo et al., 2006; FEAM, 2010), o poder calorífico do RDF

representa 17,65% em comparação ao CF. Este fator deve ser multiplicado pelo valor

unitário resultando no valor corrigido do CF.

82

- Grau de eficiência da planta TMB (𝒇𝝅)

Para o cálculo de todas as variáveis de decisão que utilizam o RDF, que são o

valor do combustível fóssil (𝑉𝐶𝑓), a emissão de GEE na indústria (𝐺𝐸𝐸𝐼𝑛𝑑) e o

consumo de energia pelo CF na indústria (𝐸𝐼𝑛𝑑), necessita-se da inclusão do parâmetro

de eficiência para transformação do RSU em RDF na planta TMB.

De acordo com Reza et al. (2013), para a produção de 1 tonelada de RDF

demanda 2,5 toneladas RSU. Dessa forma, 𝑓𝜋 é igual a 0,4. Este fator deve ser

multiplicado com a quantidade de RSU para resultar na quantidade de RDF a ser

gerado.

- Capacidade máxima da planta TMB (�̅�𝝅)

Da mesma forma que o custo de investimento e o custo operacional da planta

TMB, a capacidade máxima foi baseada em EPEM (2014), sendo o valor de �̅�𝜋 de 150

toneladas por dia.

A seguir, detalham-se os parâmetros de input específicos deste estudo de caso.

- Custo do combustível fóssil (𝑪𝑪𝑭𝒑𝒗=𝟑)

O combustível fóssil mais utilizado na indústria cimenteira brasileira é o coque

de petróleo, que em 2012 representou cerca de 75% do consumo total de combustível

(CNI-ABCP, 2012). De acordo com Souza (2011), o custo unitário do coque de petróleo

transportado ao município de Cantagalo é de R$ 378,58 por tonelada.

No entanto, conforme detalhado anteriormente, levando em consideração a

diferença do poder calorífico dos combustíveis (𝑃𝐶𝑅𝐷𝐹/𝐶𝐹), o custo do coque de

petróleo é de R$ 66,81 por tonelada considerando a utilização de 1 tonelada equivalente

de RDF.

- Diferença da emissão de GEE entre combustível fóssil e RDF (𝑫𝒊𝒇𝑭𝒆𝒑𝒗=𝟑)

Considerando o trabalho de Reza et al. (2013), a diferença de emissões dos GEE

entre os combustíveis na queima no forno cimenteiro 𝐷𝑖𝑓𝐹𝑒𝑝𝑣=3 para CO2 é de 3.599 kg

83

por tonelada de RDF, e para CH4 de 7,1 kg por tonelada de RDF. Estes valores já

contemplam a diferença do poder calorífico do RDF com o CF.

- Consumo de energia com a utilização do CF (𝑬𝒑𝒗=𝟑)

A diminuição da energia produzida pelo combustível fóssil equivale a energia

liberada pelo RDF enviado para a indústria cimenteira. Dessa forma, 𝐸𝑝𝑣=3 representa-se

pelo valor de 6.000MJ/t (FEAM, 2010).

- Capacidade máxima da indústria (�̅�𝒑𝒗=𝟑)

Para a substituição do CF com o RDF na indústria cimenteira, CNI-ABCP

(2012) indica que a quantidade limite de substituição corresponde a 13% do poder

calorífico do forno.

Assim, levando em consideração a diferença de poder calorífico entre os

combustíveis e o consumo de coque no polo cimenteiro de Cantagalo, em que se

estimam em 261 mil toneladas anuais (Lafarge, 2009), o valor da capacidade máxima de

consumo do combustível alternativo é de 526,77 toneladas por dia.

Após a definição de todos os parâmetros de input do modelo matemático, nas

Etapas sete e oito calcula-se o problema de localização-alocação de facilidade para

inserção do coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU.

6.7 – Etapa 7: Definição dos valores de restrições das funções objetivo

Nesta etapa do procedimento definem-se os valores das restrições para posterior

inserção no problema multiobjetivo. Para tanto, pelo método e-constraint, calcula-se

cada função objetivo separadamente, a fim de verificar os valores máximos e mínimos

que servirão como limites do espaço de soluções do problema multiobjetivo.

Calculam-se os problemas mono-objetivo das funções 𝐹1, 𝐹2, 𝐹3 e 𝐹4 na forma de

minimização e maximização dos objetivos. Em seguida, utilizando os parâmetros dos

resultados obtidos, calculam-se as demais funções objetivo. Os resultados deste modelo

apresentam-se na Tabela 6.4.

84

Tabela 6.4: Resultado do Problema Mono-objetivo e Cálculo das Demais Funções.

F1: Custo F2: GEE F3: Energia F4: Descarte

Min Max Min Max Min Max Min Max

F1: Custo 67.436 97.460 67.436 93.123 67.436 93.123 77.879 93.123

F2: GEE -35.713 159.306 -35.713 159.306 -35.713 159.306 -34.424 159.306

F3: Energia -184.856 75.392 -184.856 75.392 -184.856 75.392 -160.356 75.392

F4: Descarte 186 281 186 281 186 281 186 281


Percebe-se pelos resultados que as funções objetivo se comportam de forma

semelhante e para este estudo de caso não são conflitantes. Dessa forma, definem-se os

menores valores de cada função objetivo como restrição, já que todos são funções de

minimização.

Assim, estabelece-se o cenário para cálculo do problema multiobjetivo

utilizando a função 𝐹1 como função objetivo e as funções 𝐹2, 𝐹3 e 𝐹4 sendo inseridas no

modelo como valores de restrições, conforme a Tabela 6.5.

Tabela 6.5: Restrições para Resolução do Problema Multiobjetivo. Valores de Restrições

Restrição F2: GEE ≤ -35.713

Restrição F3: Energia ≤ -184.856

Restrição F4: Descarte ≤ 186


A seguir a Etapa 8, calcula o problema multiobjetivo inserindo as restrições no

modelo.

6.8 – Etapa 8: Cálculo do modelo matemático multiobjetivo

Na Etapa 8 deste procedimento calcula-se o problema multiobjetivo de acordo

com o cenário de restrições estabelecidos na etapa anterior. O problema resulta na

abertura de duas plantas TMB, que são nos municípios de Petrópolis e Sapucaia. A

planta TMB localizada no município de Sapucaia tem preferência na alocação da oferta,

com a sua capacidade máxima sendo utilizada pelo modelo. O resultado do problema

multiobjetivo com suas respectivas variáveis de decisão apresentam-se na Tabela 6.6.

85

Tabela 6.6: Resultado do Problema Multiobjetivo.

Função Objetivo Minimização F1

Custo de transporte R$ 17.479

Custo de investimento R$ 8.676

Custo operacional R$ 26.929

Custo de descarte R$ 16.867

Valor do combustível fóssil -R$ 2.515

F1: Custo (R$/dia) R$ 67.436

Emissão de GEE no transporte 2.158

Emissão de GEE no descarte 103.223

Emissão de GEE na indústria -141.093

F2: Emissão GEE (kg CO2/dia) -35.713

Consumo de energia pelo CF no transporte 41.008

Consumo de energia pelo CF na indústria -225.864

F3: Cons. de energia pelo CF (MJ/dia) -184.856

F4: Descarte no aterro sanitário (t/dia) 186


A seguir compara-se o resultado obtido com o baseline definido na Etapa quatro.

6.9 – Etapa 9: Comparação e avaliação do resultado com baseline

A nona etapa deste trabalho compara o resultado obtido na etapa anterior com os

valores de baseline estabelecidos na Etapa 4 deste procedimento. A comparação dos

resultados de cada função objetivo pode ser observada na Tabela 6.7.

Tabela 6.7: Comparação - Baseline x Cenário com Coprocessamento.

Função Objetivo Baseline Cenário c/

Coprocessamento

F1: Custo (R$/dia) R$ 37.847 R$ 67.436

F2: Emissão GEE (kg CO2/dia) 156.878 -35.713

F3: Cons. de energia (MJ/dia) 29.241 -184.856

F4: Descarte no aterro sanitário (t/dia) 281 186


Observa-se que o cenário resultante apresenta abertura de duas plantas TMB nos

municípios de Petrópolis e Sapucaia, representando aumento de 78% no custo do

sistema. No entanto, apresenta diminuição de 123% da emissão de GEE, diminuição de

86

732% no consumo energético do CF e diminuição de 34% de descarte no aterro

sanitário, comparando com o sistema existente.

Figura 6.3: Comparação Baseline x Cenário com Coprocessamento. Fonte: Elaborado pela autora.

Na Figura 6.3, apresenta-se a diferença do resultado de cada uma das funções

objetivo. Ressalta-se que foi necessário multiplicar por 100 os resultados da função

objetivo 𝐹4, para encaixá-los na mesma ordem de grandeza dos demais resultados, com

o intuito de melhorar a visualização do gráfico.

6.10 – Etapa 10: Análise de sensibilidade

A décima e última etapa do procedimento refere-se à análise de sensibilidade

dos resultados obtidos até então. Para tanto, avalia-se a priori o resultado de cada função

objetivo no nível dos parâmetros de decisão. Os resultados apresentam-se na Tabela 6.8.

87

Tabela 6.8: Comparação Detalhada - Baseline x Cenário com Coprocessamento.

Função Objetivo Baseline Cenário c/

Coprocessamento

Custo de transporte R$12.464 R$ 17.479

Custo de investimento - R$ 8.676

Custo operacional - R$ 26.929

Custo de descarte R$ 25.383 R$ 16.867

Valor do combustível fóssil - -R$ 2.515

F1: Custo (R$/dia) R$ 37.847 R$ 67.436

Emissão de GEE no transporte 1.539 2.158

Emissão de GEE no descarte 155.339 103.223

Emissão de GEE na indústria - -141.093

F2: Emissão GEE (kg CO2/dia) 156.878 -35.713

Consumo de energia pelo CF no transporte 29.241 41.008

Consumo de energia pelo CF indústria - -225.864

F3: Cons. de energia pelo CF (MJ/dia) 29.241 -184.856

F4: Descarte no aterro sanitário (t/dia) 281 186


Em relação aos parâmetros econômicos, houve um aumento de 40% no custo de

transporte devido a maior movimentação do RSU, porém diminuição de 34% no custo

de descarte devido à maior valorização dos resíduos pelo coprocessamento. Os custos

de investimento e operacional da planta TMB representam 53% do custo total do

sistema com coprocessamento.

Em relação aos parâmetros ambientais, devido à maior movimentação dos

resíduos, houve aumento de 40% na emissão de GEE no transporte e consumo de

energia pelo CF no transporte. No entanto, este é compensado pela diminuição de 34%

do envio dos resíduos aos aterros sanitários e pela diminuição de emissão de GEE e

consumo de energia proveniente do CF na indústria.

Percebe-se que os custos de investimento e operacional da planta TMB tem

grande representatividade no resultado do custo do sistema. Assim, entende-se a

necessidade de avaliar um novo cenário no intuito de analisar o trade-off do aumento do

envio do RSU ao aterro e diminuição do custo da planta TMB.

Dessa forma, avalia-se um novo cenário que possibilita que a planta TMB seja

utilizada como estação de transferência para envio do RSU ao aterro sanitário, e não

88

necessariamente que 100% do resíduo seja inserido no processo de tratamento. Para

tanto, no modelo matemático aumenta-se a capacidade de recebimento em uma planta

TMB, porém limita-se a quantidade de resíduo a ser processado à capacidade real de

tratamento, fazendo com que a quantidade sobressalente seja destinada em seguida ao

aterro sanitário.

Apresenta-se na Tabela 6.9 a comparação do baseline com o resultado dos dois

cenários, definindo-se como cenário 1 (C1) o sistema originalmente otimizado e como

cenário 2 (C2) o sistema considerando parte da planta TMB atuando como estação de

transferência.

Tabela 6.9: Comparação Detalhada - Baseline x C1 x C2.

Função Objetivo Baseline C1 C2

Custo de transporte R$12.464 R$ 17.479 R$ 15.727

Custo de investimento - R$ 8.676 R$ 4.338

Custo operacional - R$ 26.929 R$ 14.400

Custo de descarte R$ 25.383 R$ 16.867 R$ 21.125

Valor do combustível fóssil - - R$ 2.515 - R$ 1.257

F1: Custo (R$/dia) R$ 37.847 R$ 67.436 R$ 54.333

Emissão de GEE no transporte 1.539 2.158 1.942

Emissão de GEE no descarte 155.339 103.223 129.281

Emissão de GEE na indústria - - 141.093 - 70.547

F2: Emissão GEE (kg CO2/dia) 156.878 - 35.713 60.676

Consumo de energia pelo CF no transporte 29.241 41.008 36.897

Consumo de energia pelo CF na indústria - - 225.864 - 112.932

F3: Cons. de energia pelo CF (MJ/dia) 29.241 -184.856 - 76.035

F4: Descarte no aterro sanitário (t/dia) 281 186 233


O C2 resulta na abertura da planta TMB no município de Sapucaia, fazendo com

que o custo do sistema diminua 19% e a quantidade de descarte para o aterro sanitário

aumente 25%, em comparação ao C1.

Em comparação com o baseline, houve aumento do custo no sistema de 44%,

porém os parâmetros ambientais continuam se compensando, com diminuição de 61%

da emissão de GEE, diminuição de 360% no consumo de energia pelo CF e diminuição

de 17% no envio do RSU para descarte. A comparação entre o baseline e os cenários

89

pode ser visualizado na Figura 6.4. Da mesma forma que a Figura 6.3 o resultado da

função objetivo 𝐹4 foi multiplicado por 100.

Figura 6.4: Comparação Baseline x C1 x C2. Fonte: Elaborado pela autora.

Avaliando a Figura 6.4, percebe-se que o C2 pode ser uma possibilidade de

implantação intermediária até chegar ao objetivo do cenário 1 para que o aumento no

custo do sistema não ocorra de forma repentina.

Outro fator que merece atenção é a dificuldade progressiva de descarte do RSU

aos aterros sanitários ao longo dos próximos anos devido ao aumento do custo de

descarte proveniente do surgimento de nova legislação de cunho ambiental e pelo

aumento do custo da utilização do solo. Este cenário já pode ser evidenciado nos países

desenvolvidos.

Dessa forma, avaliam-se os resultados com o ajuste no baseline com o aumento

do custo de descarte de forma progressiva, levando em consideração a tendência do

histórico de custos médios apresentados por IPEA (2012) no período de 5, 10 e 15 anos.

90

A evolução projetada dos custos de descarte apresenta-se na Figura 6.5, sendo o

custo projetado para o ano de 2020 de R$ 118,70 por toneladas, para o ano de 2025 de

R$ 146,91 por tonelada e para o ano de 2030 no valor de R$ 175,11 por tonelada.

Figura 6.5: Evolução do Custo de Descarte em R$/t. Fonte: Elaborado pela autora.

Apresenta-se na Tabela 6.10 a comparação do baseline (B1) com o baseline

ajustado em 3 cenários (B2, B3 e B4) com o resultado dos dois cenários (C1 e C2),

definindo-se como baseline 1 (B1) como o original, baseline 2 (B2) com o custo de

descarte no período de 5 anos, o baseline 3 (B3) com o custo de descarte em 10 anos e o

baseline 4 (B4) em 15 anos.

Tabela 6.10: Comparação Detalhada – B1 x B2 x B3 x B4 x C1 x C2.

Função Objetivo B1 B2 B3 B4 C1 C2

CTrans R$12.464 R$ 12.464 R$ 12.464 R$ 12.464 R$ 17.479 R$ 15.727

CI - - - - R$ 8.676 R$ 4.338

COper - - - - R$ 26.929 R$ 14.400

CDat R$ 25.383 R$ 33.296 R$ 41.209 R$ 49.120 R$ 16.867 R$ 21.125

VCf - - - - - R$ 2.515 - R$ 1.257

F1: Custo (R$/dia) R$ 37.847 R$ 45.760 R$ 53.673 R$ 61.583 R$ 67.436 R$ 54.333

GEETrans 1.539 1.539 1.539 1.539 2.158 1.942

GEEAter 155.339 155.339 155.339 155.339 103.223 129.281

GEEInd - - - - - 141.093 - 70.547

F2: GEE (kg CO2/dia) 156.878 156.878 156.878 156.878 - 35.713 60.676

ETrans 29.241 29.241 29.241 29.241 41.008 36.897

EInd - - - - - 225.864 - 112.932

F3: Energia (MJ/dia) 29.241 29.241 29.241 29.241 -184.856 - 76.035

F4: Descarte (t/dia) 281 281 281 281 186 233


91

Verifica-se com esta análise que apenas com o aumento do custo de descarte, em

15 anos o custo do sistema total aproxima-se do custo da implantação do cenário 1,

sendo a diferença do custo de 9%.

Observa-se que em todos os cenários, se for levando em consideração os

parâmetros ambientais, os resultados apresentam-se favoráveis para a implantação do

coprocessamento do sistema logístico reverso do RSU. Além da diminuição

considerável da quantidade de descarte do resíduo no aterro sanitário, a diminuição da

emissão de GEE e de consumo de energia pelo CF são ainda mais relevantes.

Além disso, neste estudo de caso observa-se um aumento considerável no custo

do sistema, mesmo levando em consideração a diminuição do custo do combustível

fóssil na indústria e a diminuição de descarte no aterro sanitário. No entanto, em análise

detalhada dos parâmetros de custo, verifica-se que há possibilidade de cenário

intermediário, e com a projeção do aumento de custo ao longo dos próximos anos os

custos dos sistemas podem se equivaler.

Dessa forma, cabe entender o quanto o peso do fator ambiental é relevante para a

possibilidade de um subsídio da diferença de custos até que em alguns anos este modelo

se torne viável de forma econômica e ambiental.

92

7 – CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS

A utilização do coprocessamento é uma alternativa interessante para valorização

do RSU e aumento da sustentabilidade do sistema logístico reverso. A diminuição do

envio do RSU ao aterro sanitário é uma consequência direta deste processo. Além disso,

a diminuição da emissão de GEE no sistema e a diminuição do consumo energético

proveniente dos combustíveis fóssil fortalecem as vantagens ambientais para a inclusão

deste processo no sistema.

Entretanto, o estudo de caso exposto nesta dissertação, apresentou um resultado

onde há um aumento de 78% no custo total do sistema, mesmo levando em

consideração a diminuição do custo do combustível fóssil na indústria. Após análise

detalhada dos custos da planta TMB e do custo de descarte, verificou-se que a diferença

de custos no sistema diminui ao passar dos anos, além de ter a possibilidade de

implantar o processo de forma progressiva.

Neste contexto, esta dissertação teve o seu objetivo cumprido, que visa definir

um procedimento para analisar a inclusão do coprocessamento no sistema logístico

reverso do RSU e verificar se o cenário estruturado é recomendável em relação ao

cenário existente.

Este objetivo foi cumprido por meio das resoluções das problemáticas do

trabalho, no qual se inicia pela falta de integração nos campos de estudo da logística

reversa e gestão de resíduos. O trabalho considerou uma abordagem diferenciada que

integra os conceitos destes dois temas, simplificando as termologias e visualizando as

similaridades nas estruturas de atividades e na hierarquização dos métodos de

valorização do RSU, representando a primeira contribuição inovadora deste trabalho.

A partir desta conceitualização foi possível sintetizar os artigos encontrados na

revisão bibliográfica narrativa, identificando-os e classificando-os de acordo com a

estrutura estabelecida anteriormente. Através deste trabalho, elaborou-se o modelo

conceitual do sistema logístico reverso do RSU para coprocessamento, mais uma

contribuição desta dissertação.

93

A revisão bibliográfica narrativa mostrou-se uma metodologia adequada para

elaboração deste trabalho. No entanto, entende-se que a principal limitação foi a

consideração apenas de literatura originados no Brasil, Estados Unidos, Canadá,

México, União Europeia, China e Índia. Dessa forma, recomenda-se para estudos

futuros a consideração de um número maior de estudos em ambientes diversificados,

podendo apresentar estruturas da logística reversa do RSU diferentes dos analisados

neste estudo.

Com o modelo conceitual estabelecido e análise dos modelos matemáticos

apresentados na revisão bibliográfica, definiu-se o método a ser utilizado para a

resolução do problema de localização-alocação de facilidade multiobjetivo. Através da

PLIM e do método e-constraint, desenvolveu-se o modelo matemático para a inclusão

do coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU, outra contribuição desta

dissertação.

Para futuros trabalhos sugere-se a adoção de outros métodos matemáticos para a

resolução do problema multiobjetivo. Acredita-se que a utilização de métodos

evolutivos podem também trazer resultados interessantes em função da característica

das informações do resíduo que não são tão precisas, podendo assim realizar uma

comparação nos resultados entre métodos diversos.

Além disso, a definição e inclusão de parâmetros sociais para estruturação do

sistema logístico reverso do RSU pode ser uma abordagem diferente para futuros

trabalhos, uma vez que a maioria das literaturas não abrangem estes parâmetros.

Com o resultado de cada capítulo e o desenvolvimento do objeto de estudo ao

longo deste trabalho, elaborou-se o procedimento de inclusão e análise do

coprocessamento no sistema logístico reverso do RSU. Este procedimento serve como

metodologia para outros trabalhos que visam a verificação deste mesmo tema em

alguma determinada região.

No entanto, para futuros trabalhos cabe avaliar a necessidade de utilização de

uma ferramenta de otimização mais robusta em função da quantidade de informações de

94

geração do RSU e pontos candidatos de localidade da planta TMB, já que a ferramenta

utilizada neste trabalho não suporta a otimização de modelos de alta complexidade.

O resultado do Capítulo 5 pode ser considerado como a principal contribuição

deste trabalho, no qual abrange todas as demais contribuições até então mencionadas. A

partir deste procedimento, desenvolveu-se o estudo de caso no qual se pode verificar os

resultados de forma prática.

Por fim, este trabalho destaca-se pelo apoio que pode conceder ao Estado para a

tomada de decisão estratégica da estruturação do sistema logístico reverso do RSU de

seus municípios, almejando uma gestão de resíduos de forma sustentável e

economicamente viável.

95

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102

ANEXOS

Anexo I – Relatório da visita técnica a unidade de tratamento do RSU

no município de Cantagalo

Este relatório propõe descrever a visita realizada no dia 04 de setembro de 2014

na usina de tratamento do RSU no município de Cantagalo, estado do Rio de Janeiro.

1. Sobre a usina de tratamento

A usina de tratamento foi criada no ano de 1999 no município de Cantagalo.

Localizada no bairro de Novo Horizonte, a 8 quilômetros do centro, a usina é

responsável pelo recebimento e tratamento de 100% do RSU produzido no município de

Cantagalo e nos distritos de Floresta, Paraíba, Euclidelândia e Boa Sorte, onde existem

aproximadamente 20 mil habitantes.

A usina é gerenciada pela empresa Utilix e tem capacidade máxima de

recebimento e tratamento de 450 toneladas ao mês. Além de receber o RSU, a usina

também recebe:

- Resíduos sólidos de saúde (RSS): São coletados em hospitais e depois incinerados na

própria usina.

- Resíduos eletrônicos: São coletados em pontos de coleta periodicamente e destinados

a unidade de reciclagem eletrônica no município de Carmo.

- Óleo de cozinha: São coletados em pontos de coleta periodicamente e destinados a

unidade de tratamento em Duque de Caxias, no Rio de Janeiro.

- Pilhas e Baterias: São coletados nos 20 pontos de coleta espalhados pelo município e

são destinados a Essencis Brasil.

- Lâmpada: Este resíduo deve ser entregue na usina pelos moradores e são destinados

para a empresa Apliquim Brazil Recicle.

Este trabalho foca no processo de tratamento e destinação do RSU. A usina

recebe atualmente um volume médio de 290 toneladas de resíduo ao mês em que são

classificados em 3 categorias: reciclável com valor econômico de venda, reciclável sem

103

valor econômico de venda e rejeitos. A seguir será descrito o processo desde a coleta até

a destinação de cada um dos tipos de RSU.

2. Processo de tratamento e destinação do RSU

Neste capítulo será descrito o passo-a-passo do caminho percorrido pelo resíduo

desde a sua geração nas residências até a destinação pela usina. O fluxograma deste

processo pode ser observado no Anexo I deste trabalho.

2.1 Coleta do RSU

A coleta do resíduo no município de Cantagalo é realizada diariamente de

acordo com a programação de coleta domiciliar gerido pela prefeitura. A coleta é

realizada em 3 rotas distintas e 100% do volume coletado é destinado a usina de

tratamento.

A coleta, assim como a gestão da usina, é de responsabilidade da empresa Utilix,

contratada pelo município de Cantagalo. O tipo de viatura utilizado para a realização da

coleta tem uma carroceria basculante montada sobre o chassi do veículo de peso bruto

total (PBT) de 9 toneladas. São utilizados 3 veículos com carroceira de 6 a 6,5 m3 e

cada veículo carrega por viagem cerca de 1,9 toneladas de RSU.

O veículo compactador utilizado na maioria dos centros urbanos para a coleta de

resíduo domiciliar não é utilizado em Cantagalo, pois apesar de otimizar a viagem

compactando o resíduo e aumentando a capacidade carregada, este tipo de veículo acaba

amassando e misturando o resíduo de forma a dificultar no processo de triagem.

A comunidade de Cantagalo é orientada a separar o RSU em úmido e seco, para

facilitar o processo de triagem. A coleta destes dois tipos de resíduos é feita ao mesmo

tempo de acordo com os horários programados pela prefeitura.

Nas Figuras 1 e 2 podem ser visualizados a entrada da usina de tratamento do

RSU e o local de descarregamento do RSU, respectivamente.

104

Figura 1 Figura 2

2.2 Triagem, prensa e tritura do RSU

Após o recebimento na usina, o primeiro processo que o RSU passa é a triagem.

Na triagem, o resíduo é separado em resíduo reciclável com valor econômico de venda,

resíduo reciclável sem valor econômico de venda e rejeitos.

O processo de triagem é feito através de uma esteira rolante de forma manual

pelos funcionários da Utilix, que pode ser visualizado nas Figuras 3 e 4.

Figura 3 Figura 4

Os rejeitos como o isopor, fraldas, espumas, vidros não recicláveis e entre

outros, representam de 15% a 30% do total dos RSU recebidos na usina dependendo do

mês. Estes são armazenados e destinados ao aterro sanitário que fica localizado na

105

cidade de Santa Maria Madalena, a 48 km de Cantagalo, sob administração da empresa

MTR Tratamento de Resíduos Ltda.

A destinação para o aterro é realizada com carroceria do tipo roll on montado

em chassi que comporta em média 14 toneladas de rejeito por viagem. São

transportados de 6 a 7 viagens por mês de rejeito para o aterro sanitário. Estes veículos

são de propriedade de terceiros que são contratados pela prefeitura para este serviço e a

destinação ao aterro sanitário também é paga pela prefeitura.

Os resíduos recicláveis com valor econômico de venda, que são o vidro, papel,

plástico e metal, representam de 35% a 39% do total dos RSU recebidos na usina

dependendo do mês. Após separados na triagem estes resíduos vão para o processo de

prensa, que pode ser visualizado nas Figuras 5 e 6.

Estes resíduos serão revendidos pela Utilix para empresas recicladoras

localizadas nos Estados do Rio de Janeiro e Minas Gerais. O transporte para a

destinação final é de responsabilidade da empresa compradora e a venda dos resíduos

recicláveis representam cerca de 3% do faturamento total da Utilix, que contempla a

operação de coleta e gestão da usina.

Figura 5 Figura 6

Os resíduos recicláveis sem valor econômico de venda, representam de 31% a

50% do total dos RSU recebidos na usina dependendo do mês. Após a triagem estes

resíduos vão para o processo de trituração, com o objetivo de diminuir a granulometria.

106

2.3 Compostagem

Os resíduos recicláveis sem valor econômico de venda, após o processo de

trituração, são armazenados em baias que passam pelo processo de compostagem, que

por aeração forçada se transformam em composto orgânico após 60 a 90 dias.

No processo de compostagem há perda de água de aproximadamente 36% do

volume inicial. A baia com o resíduo pode ser visualizada na Figura 7.

Figura 7

2.4 Peneira

O composto orgânico produzido pela compostagem se divide em duas partes no

processo de peneiração: o adubo orgânico e bagaço de compostagem. A parte fina do

composto é o adubo orgânico e a parte com granulometria maior é o bagaço de

compostagem. Na Figura 8 pode se visualizar o processo de peneiração e nas Figuras 9

e 10 o bagaço de compostagem e o adubo orgânico respectivamente.

107

Figura 8

Figura 9 Figura 10

O adubo orgânico é doado aos produtores rurais cadastrados e controlados pela

prefeitura. Cerca de 14% a 30% do volume produzido na compostagem se transforma

em adubo orgânico, e a análise química deste produto é realizada por uma empresa

terceira contratada pela Utilix de 6 em 6 meses.

O bagaço de compostagem representa cerca de 26% a 50% do volume produzido

na compostagem que é destinado ao processo de coprocessamento da cimenteira

Lafarge localizada também em Cantagalo.

Os mesmos veículos que fazem a coleta do RSU no município de Cantagalo, são

utilizados para o transporte de adubo orgânico para os produtores rurais e para o

transporte de bagaço de compostagem para a cimenteira. O adubo orgânico é

transportado cerca de 6 a 8 viagens por mês, com média de 5 toneladas por viagem. O

bagaço de compostagem é transportado cerca de 7 a 9 viagens por mês, com média de 4

toneladas por viagem.

108

3. Fluxograma do processo de tratamento e destinação do RSU

A seguir, e como resultado da visita, foi elaborado um fluxograma com o

detalhamento do passo-o-passo do processo dentro da usina de tratamento, conforme

descrito anteriormente.

Figura 11: Fluxograma do sistema do RSU no município de Cantagalo. Fonte:

Elaborado pela autora.

Durante a visita foi possível observar que todos os processos e estruturação da

usina são simples, porém bastante eficientes. Este é um exemplo de parceria entre

entidade pública e iniciativa privada de gestão do RSU, que tem como objetivo a

diminuição do impacto ambiental.

109

Anexo II – Cálculo do custo de transporte

Neste anexo apresenta-se o detalhamento do cálculo do custo fixo e variável do

veículo para a definição do custo de transporte a ser utilizado nesta dissertação.

Tabela 1: Cálculo do Custo Fixo.

CÁLULO DOS CUSTOS FIXOS MENSAIS (a + b + c + d + e + f + g + h) R$ 13.023,81

a – REMUNERAÇÃO DO CAPITAL [(1+2+3)x4]:12 meses R$ 3.536,40

01 – Valor do Cavalo Mecânico 230.252,00

02 – Rodoar 1.239,00

03 – Valor do Semi-Reboque 90.000,00

04 – Taxa Anual de Remuneração do Capital 13,2%

b – SALÁRIO DE MOTORISTA (1+2)x(1+3) R$ 4.314,95

01 – Salário de Motorista 2.133,02

02 – Participação nos Lucros 33,33

03 – Encargos Sociais 99,18%

c – SALÁRIO DO MECANICO [(1+2)x(1+3)]/4 R$ 703,67

01 – Salário do Mecânico 1.733,08

02 – Participação nos Lucros 33,33

03 – Encargos Sociais 99,18%

04 – Número de Veículos Atendidos por

Mecânico 5

d – REPOSIÇÃO DO CAVALO MECÂNICO {[1-(2x3)+4]x5}:6 R$ 1.316,78

01 – Valor do Cavalo Mecânico 230.252,00

02 – Quantidade de Pneus 6

03 – Valor do Pneu 1.712,08

04 – Rodoar 1.239,00

05 – Taxa de Reposição do Cavalo Mecânico 50%

06 – Vida Útil do Cavalo Mecânico (em meses) 84

e – RESPOSIÇÃO DO SEMI-REBOQUE (1x2)/5 R$ 734,40

01 – Valor do Semi-Reboque s/pneus 90.000,00

02 – Taxa de Reposição do Semi-Reboque 73%

03 – Vida Útil do Semi-Reboque (em meses) 90

f – LICENCIAMENTO (1+2+3):12 meses R$ 227,31

01 – DPVAT 110,36

02 – IPVA 2.400,63

03 – Taxa de Licenciamento 131,72

04 – Taxa de Vistoria Tacógrafo 85,00

g – SEGURO [1+2+3+(4:12meses)]x(um+5) R$ 2.380,03

01 – Seguro do Casco do Cavalo Mecânico

(mensal) 1.582,49

02 – Seguro do Semi-Reboque (mensal) 458,46

03 – Seguro de Resp. Civil Facultativa (mensal) 170,51

04 – Custo da Apólice 60,00

h – CRÉDITO DE IMPOSTOS [-1x(2+3)] - R$ 189,73

01 – Gastos que incluem impostos creditáveis 2.051,18

02 – Alíquota Pis 1,65%

03 – Alíquota Cofins 7,60%

Fonte: Adaptado de NTC (2013).

110

Tabela 2: Cálculo do Custo Variável.

CÁLULO DOS CUSTOS VARIÁVEL POR KM (a + b + c + d + e + f) R$ 2,12

a – MANUTENÇÃO [(1+2+3)x4]/5 R$ 1,04

01 – Valor do Veículo s/ Pneus 219.979,52

02 – Valor do Rodoar 1.239,00

03 – Valor do Semi-reboque 90.000,00

04 – Taxa sobre Peças, Acessórios e

Manutenção 1,0%

05 – Quilometragem percorrida mensalmente 3.000,00

b – COMBUSTIVEL 1:2 R$ 0,99

01 – Preço do Combustível, por litro 2,3860

02 – Rendimento do Combustível (km/litro) 2,4000

c – LUBRIFICANTES {[1x(2+3)]:4}+[(5X6):7] R$ 0,04

01 – Preço do Óleo do Cárter, por litro 17,12

02 – Capacidade de Óleo do Cárter 33,00

03 – Reposição de Óleo do Cárter antes da

Próxima Troca 9,00

04 – Quilometragem de Troca de Óleto do

Cárter 30.000

05 – Preço do Óleo de Câmbio /Diferencial, por

litro 21,11

06 – Capacidade de Óleo do Diferencial 50,00

07 – Quilometragem de Troca de Óleo do

Diferencial 53.000

d – LAVAGEM E LUBRIFICAÇÃO 1:2 R$ 0,09

01 – Preço de Lavagem e Lubrificação do

Veículo 342,30

02 – Quilometragem de Lavagem do Veículo 4.000

e – PNEU {[(1x3)x(1+5)]+(2x3x4)}:6 R$ 0,18

01 – Valor do Pneu (Veículo) 1.712,08

02 – Valor da Recapagem (Veículo) 323,73

03 – Quantidade de Pneus (Veículo) 20

04 – Quantidade de Recapagens (Veículo) 2

05 – Coeficiente de Perda de Pneu Novo 7,00%

06 – Quilometragem de Vida Útil do Pneu 275.000

f – CRÉDITOS DE IMPOSTOS [-1x(2+3)] -R$ 0,22

01 – Gastos que incluem impostos creditáveis 2,3413

02 – Alíquota Pis 1,65%

03 – Alíquota Cofins 7,60%

Fonte: Adaptado de NTC (2013).

111

Anexo III – Cálculo do baseline detalhado

Neste anexo apresenta-se o detalhamento do cálculo dos parâmetros para a

definição do baseline da Região Serrana II. A Tabela 1 e 2 representam o cálculo do

parâmetro econômico.

Tabela 1: Custo de Transporte (CTrans).

Tipo do Fluxo Origem Destino CVtp

(R$/t)

Volume

(t/dia) CTrans

Origem i - Destino t Areal Sapucaia 21,98 8,34 183,35

Origem i - Destino t Comendador L.G. Sapucaia 27,37 6,60 180,66

Origem i - Destino t Paraíba do Sul Sapucaia 27,80 30,37 844,40

Origem i - Destino t Sapucaia Sapucaia 5,39 11,15 60,08

Origem i - Destino t Três Rios Sapucaia 24,09 63,14 1.520,79

Origem i - Destino t Petrópolis Sapucaia 42,30 160,91 6.806,13

Origem i - Destino ii Petrópolis UT Petrópolis 5,39 75,37 406,14

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Vidro 36,48 5,67 206,86

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Plástico 34,65 31,90 1.105,17

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Papel 28,94 30,95 895,63

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Metal 37,13 6,85 254,39

CTrans Total R$ 12.463,60

Legenda: UT – unidade de triagem; Rec – reciclagem.


Tabela 2: Custo de Descarte (CDat).

Destino Volume (t/dia) CDat (R$/t) CDat

Sapucaia 280,51 R$ 90,49 R$ 25.383,06


Sendo 𝐵1 representada pela Equação 𝐵1 = 𝐶𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝐶𝐷𝑎𝑡, o custo total do

sistema baseline é de R$ 37.846,67 por dia. A seguir detalha-se pela Tabela 3 e 4 o

baseline relativo à emissão de GEE.

Tabela 3: Emissão de GEE no Transporte (GEETrans).

Tipo do Fluxo Origem Destino Distância

[km] GEETrans

Origem i - Destino t Areal Sapucaia 40,80 22,64

Origem i - Destino t Comendador L.G. Sapucaia 50,80 22,30

Origem i - Destino t Paraíba do Sul Sapucaia 51,60 104,25

Origem i - Destino t Sapucaia Sapucaia 10,00 7,42

Origem i - Destino t Três Rios Sapucaia 44,70 187,75

Origem i - Destino t Petrópolis Sapucaia 78,50 840,25

Origem i - Destino ii Petrópolis UT Petrópolis 10,00 50,14

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Vidro 67,70 25,54

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Plástico 64,30 136,44

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Papel 53,70 110,57

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Metal 68,90 31,41

112

FeTrans_CO2 (kg/km) 0,797

FeTrans_CH4 (g/km) 0,06

GEETrans Total 1.538,69



Tabela 4: Emissão de GEE no Aterro Sanitário (GEEAter).

Destino Volume

(t/dia) Fe_t_CO2 Fe_t_CH4 GEEAter

Sapucaia 280,51 30,46 24,92 155.339,08


A emissão de GEE no baseline representada pela Equação 𝐵2 = 𝐺𝐸𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 +

𝐺𝐸𝐸𝐴𝑡𝑒𝑟, resulta na emissão de 156.877,77 quilos de dióxido de carbono equivalente

diariamente. Por fim, nas Tabelas 5 e 6 apresentam-se os parâmetros de consumo

energético e descarte no aterro sanitário respectivamente.

Tabela 5: Consumo de Energia pelo CF no Transporte (ETrans).

Tipo do Fluxo Origem Destino Distância

[km] ETrans

Origem i - Destino t Areal Sapucaia 40,80 430,16

Origem i - Destino t Comendador L.G. Sapucaia 50,80 423,85

Origem i - Destino t Paraíba do Sul Sapucaia 51,60 1.981,07

Origem i - Destino t Sapucaia Sapucaia 10,00 140,95

Origem i - Destino t Três Rios Sapucaia 44,70 3.567,93

Origem i - Destino t Petrópolis Sapucaia 78,50 15.967,93

Origem i - Destino ii Petrópolis UT Petrópolis 10,00 952,85

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Vidro 67,70 485,32

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Plástico 64,30 2.592,84

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Papel 53,70 2.101,25

Origem ii - Destino p, v=1 UT Petrópolis Rec. Metal 68,90 596,83

ETr (MJ/km) 15,17

ETrans Total 29.240,98



Tabela 6: Descarte do RSU (DesAter).

Tipo do Fluxo Origem Destino Volume

(t/dia)

Origem i - Destino t Areal Sapucaia 8,34

Origem i - Destino t Comendador L.G. Sapucaia 6,60

Origem i - Destino t Paraíba do Sul Sapucaia 30,37

Origem i - Destino t Sapucaia Sapucaia 11,15

Origem i - Destino t Três Rios Sapucaia 63,14

Origem i - Destino t Petrópolis Sapucaia 160,91

DesAter Total 280,51


O consumo de energia do baseline representada pela Equação 𝐵3 = 𝐸𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠,

resulta em 29.240,98 MJ/dia. E o volume de descarte do baseline em 280,51 t/dia.

113

Anexo IV – Cálculo de amortização do custo de investimento da planta TMB

Neste anexo apresenta-se o detalhamento do cálculo da amortização pelo sistema Price realizada no período de 15 anos do custo de

investimento da planta TMB, levando em consideração o financiamento de 3,65 milhões de Euros à 0,46% ao mês.

Tabela 1: Cálculo de Amortização pelo Sistema Price.

Valor do investimento em Euros 3,65 milhões

Taxa de câmbio 3,20

Valor do investimento em Reais 11,68 milhões

Meses de amortização 180

Taxa de juros ao mês 0,46%

Pagamento mensal R$ 95.435,35 Dias úteis 22 Pagamento diário R$ 4.337,97

Mês Juros

(R$)

Amort. Saldo

Devedor

(R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)

Mês Juros (R$) Amort. Saldo

Devedor (R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)

Mês Juros (R$)

Amort. Saldo

Devedor

(R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)

0 11.680,00 13 51.169,73 44.265,62 11.120,04 26 48.458,47 46.976,87 10.525,78

1 53.533,33 41.902,01 11.638,10 14 50.966,85 44.468,50 11.075,57 27 48.243,16 47.192,18 10.478,59

2 53.341,28 42.094,07 11.596,00 15 50.763,03 44.672,32 11.030,90 28 48.026,87 47.408,48 10.431,18

3 53.148,35 42.287,00 11.553,72 16 50.558,28 44.877,06 10.986,02 29 47.809,58 47.625,77 10.383,55

4 52.954,54 42.480,81 11.511,24 17 50.352,60 45.082,75 10.940,94 30 47.591,29 47.844,06 10.335,71

5 52.759,83 42.675,52 11.468,56 18 50.145,97 45.289,38 10.895,65 31 47.372,01 48.063,34 10.287,65

6 52.564,24 42.871,11 11.425,69 19 49.938,39 45.496,96 10.850,15 32 47.151,72 48.283,63 10.239,36

7 52.367,74 43.067,60 11.382,62 20 49.729,86 45.705,48 10.804,45 33 46.930,42 48.504,93 10.190,86

8 52.170,35 43.265,00 11.339,36 21 49.520,38 45.914,97 10.758,53 34 46.708,10 48.727,25 10.142,13

9 51.972,05 43.463,30 11.295,89 22 49.309,94 46.125,41 10.712,41 35 46.484,77 48.950,58 10.093,18

10 51.772,85 43.662,50 11.252,23 23 49.098,53 46.336,82 10.666,07 36 46.260,41 49.174,94 10.044,01

11 51.572,73 43.862,62 11.208,37 24 48.886,15 46.549,20 10.619,52 37 46.035,03 49.400,32 9.994,61

12 51.371,69 44.063,66 11.164,30 25 48.672,80 46.762,55 10.572,76 38 45.808,61 49.626,74 9.944,98

114

Tabela 1 – Continuação: Cálculo de Amortização pelo Sistema Price.

Mês Juros

(R$)

Amort. Saldo

Devedor

(R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)


Devedor (R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)

Mês Juros (R$)

Amort. Saldo

Devedor

(R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)

39 45.581,15 49.854,20 9.895,12 67 38.771,14 56.664,21 8.402,49 95 31.030,89 64.404,46 6.705,97

40 45.352,65 50.082,69 9.845,04 68 38.511,43 56.923,92 8.345,57 96 30.735,70 64.699,65 6.641,27

41 45.123,11 50.312,24 9.794,73 69 38.250,53 57.184,82 8.288,38 97 30.439,16 64.996,19 6.576,27

42 44.892,51 50.542,84 9.744,19 70 37.988,43 57.446,92 8.230,94 98 30.141,26 65.294,09 6.510,98

43 44.660,86 50.774,49 9.693,41 71 37.725,13 57.710,22 8.173,23 99 29.841,99 65.593,35 6.445,39

44 44.428,14 51.007,21 9.642,41 72 37.460,63 57.974,72 8.115,25 100 29.541,36 65.893,99 6.379,49

45 44.194,36 51.240,99 9.591,16 73 37.194,91 58.240,44 8.057,01 101 29.239,34 66.196,00 6.313,30

46 43.959,50 51.475,85 9.539,69 74 36.927,97 58.507,37 7.998,50 102 28.935,95 66.499,40 6.246,80

47 43.723,57 51.711,78 9.487,98 75 36.659,81 58.775,53 7.939,73 103 28.631,16 66.804,19 6.179,99

48 43.486,56 51.948,79 9.436,03 76 36.390,43 59.044,92 7.880,68 104 28.324,97 67.110,38 6.112,88

49 43.248,46 52.186,89 9.383,84 77 36.119,80 59.315,54 7.821,37 105 28.017,38 67.417,97 6.045,47

50 43.009,27 52.426,08 9.331,41 78 35.847,94 59.587,41 7.761,78 106 27.708,38 67.726,96 5.977,74

51 42.768,98 52.666,36 9.278,75 79 35.574,83 59.860,52 7.701,92 107 27.397,97 68.037,38 5.909,70

52 42.527,60 52.907,75 9.225,84 80 35.300,47 60.134,88 7.641,79 108 27.086,13 68.349,22 5.841,35

53 42.285,10 53.150,24 9.172,69 81 35.024,85 60.410,49 7.581,38 109 26.772,86 68.662,48 5.772,69

54 42.041,50 53.393,85 9.119,30 82 34.747,97 60.687,38 7.520,69 110 26.458,16 68.977,19 5.703,71

55 41.796,78 53.638,57 9.065,66 83 34.469,82 60.965,53 7.459,72 111 26.142,01 69.293,33 5.634,42

56 41.550,93 53.884,42 9.011,77 84 34.190,40 61.244,95 7.398,48 112 25.824,42 69.610,93 5.564,81

57 41.303,96 54.131,39 8.957,64 85 33.909,69 61.525,66 7.336,95 113 25.505,37 69.929,98 5.494,88

58 41.055,86 54.379,49 8.903,26 86 33.627,70 61.807,65 7.275,14 114 25.184,86 70.250,49 5.424,63

59 40.806,62 54.628,73 8.848,63 87 33.344,41 62.090,94 7.213,05 115 24.862,88 70.572,47 5.354,06

60 40.556,24 54.879,11 8.793,75 88 33.059,83 62.375,52 7.150,68 116 24.539,42 70.895,93 5.283,16

61 40.304,71 55.130,64 8.738,62 89 32.773,94 62.661,41 7.088,02 117 24.214,48 71.220,87 5.211,94

62 40.052,03 55.383,32 8.683,24 90 32.486,74 62.948,61 7.025,07 118 23.888,05 71.547,30 5.140,39

63 39.798,19 55.637,16 8.627,60 91 32.198,23 63.237,12 6.961,83 119 23.560,13 71.875,22 5.068,52

64 39.543,18 55.892,16 8.571,71 92 31.908,39 63.526,96 6.898,30 120 23.230,70 72.204,65 4.996,31

65 39.287,01 56.148,34 8.515,56 93 31.617,23 63.818,12 6.834,49 121 22.899,76 72.535,59 4.923,78

66 39.029,66 56.405,68 8.459,16 94 31.324,73 64.110,62 6.770,38 122 22.567,30 72.868,04 4.850,91

115

Tabela 1 – Continuação: Cálculo de Amortização pelo Sistema Price.

Mês Juros

(R$)

Amort. Saldo

Devedor

(R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)


Devedor (R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)

Mês Juros (R$)

Amort. Saldo

Devedor

(R$)

Saldo

Devedor (R$

mil)

123 22.233,33 73.202,02 4.777,71 143 15.222,77 80.212,57 3.241,12 163 7.540,82 87.894,52 1.557,38

124 21.897,82 73.537,53 4.704,17 144 14.855,13 80.580,21 3.160,54 164 7.137,97 88.297,37 1.469,08

125 21.560,77 73.874,58 4.630,29 145 14.485,81 80.949,54 3.079,59 165 6.733,28 88.702,07 1.380,38

126 21.222,18 74.213,17 4.556,08 146 14.114,79 81.320,56 2.998,27 166 6.326,73 89.108,62 1.291,27

127 20.882,03 74.553,31 4.481,53 147 13.742,07 81.693,28 2.916,58 167 5.918,31 89.517,04 1.201,75

128 20.540,33 74.895,02 4.406,63 148 13.367,64 82.067,71 2.834,51 168 5.508,02 89.927,32 1.111,82

129 20.197,06 75.238,29 4.331,39 149 12.991,50 82.443,85 2.752,06 169 5.095,86 90.339,49 1.021,48

130 19.852,22 75.583,13 4.255,81 150 12.613,63 82.821,72 2.669,24 170 4.681,80 90.753,55 930,73

131 19.505,80 75.929,55 4.179,88 151 12.234,03 83.201,32 2.586,04 171 4.265,85 91.169,50 839,56

132 19.157,79 76.277,56 4.103,60 152 11.852,69 83.582,66 2.502,46 172 3.847,99 91.587,36 747,97

133 18.808,18 76.627,17 4.026,98 153 11.469,60 83.965,74 2.418,49 173 3.428,21 92.007,14 655,97

134 18.456,97 76.978,37 3.950,00 154 11.084,76 84.350,59 2.334,14 174 3.006,51 92.428,83 563,54

135 18.104,16 77.331,19 3.872,67 155 10.698,15 84.737,19 2.249,41 175 2.582,88 92.852,47 470,69

136 17.749,72 77.685,63 3.794,98 156 10.309,78 85.125,57 2.164,28 176 2.157,31 93.278,04 377,41

137 17.393,66 78.041,69 3.716,94 157 9.919,62 85.515,73 2.078,76 177 1.729,78 93.705,57 283,70

138 17.035,97 78.399,38 3.638,54 158 9.527,67 85.907,68 1.992,86 178 1.300,30 94.135,05 189,57

139 16.676,64 78.758,71 3.559,78 159 9.133,93 86.301,42 1.906,56 179 868,85 94.566,50 95,00

140 16.315,66 79.119,68 3.480,66 160 8.738,38 86.696,97 1.819,86 180 435,42 94.999,93 0,00

141 15.953,03 79.482,32 3.401,18 161 8.341,02 87.094,33 1.732,76

142 15.588,74 79.846,61 3.321,33 162 7.941,83 87.493,51 1.645,27


ESTRUTURAÇÃO DO SISTEMA LOGÍSTICO REVERSO DO RESÍDUO ...

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